CN112552652A - 一种可降解petg材料及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可降解PETG材料,其包含PETG材料100份,抗氧剂0.1‑0.5份,加速降解的聚合物0.01‑1份,润滑剂0.1‑0.5份。本发明的PETG材料能够在可见光下缓慢分解。
Description
技术领域
本发明涉及PETG领域,更具体的是一种可降解PETG材料。
背景技术
PETG薄膜是一种新型材料,它所拥有的优质特性,完全解决了传统材料在加工和使用过程中存在的诸多缺陷,能更好地体现节能环保、创导低碳生活的环境,是真正意义上的绿色环保产品,该产品现已在欧、美、日、韩等发达国家普遍使用,其具有环境亲和性:无毒、无污染是一种优秀的绿色环保材料;具有化学稳定性:不开裂、不变色、不易折,弯曲时不泛白,具有良好的韧性;具有防护持久性:具有耐磨、耐刮擦、耐潮湿、耐腐蚀、耐高低温、易除污等特点,达到防护如新、使用寿命长的效果。
因此PETG薄膜的应用越来越多,而目前很多一次性包装材料也开始使用 PETG,由于是一次性材料,其废物量非常大,因此PETG不容易降解的问题就显现出来了。
发明内容
为了解决目前市场上PETG不容易降解的问题,本发明公开了一种可降解 PETG材料。
本发明为一种可降解PETG材料,其包含PETG材料100份,抗氧剂0.1-0.5 份,加速降解的聚合物0.01-1份,润滑剂0.1-0.5份。本发明的PETG材料能够在可见光下缓慢分解。
作为本发明的进一步方案,一种可降解PETG材料中PETG中二元醇1,4 环己烷二甲醇和乙二醇的比例为:30:70---60:40。
作为本发明的进一步方案,一种可降解PETG材料中PETG中二元醇1,4 环己烷二甲醇和乙二醇的比例优选为:40:60。
比例太高或者太低都会导致PETG结构出现结晶性问题,进而影响透明性和施工性。
作为本发明的进一步方案,一种可降解PETG材料中的抗氧剂为抗氧剂 1010、抗氧剂626、抗氧剂1029中的一种或多种。
作为本发明的进一步方案,一种可降解PETG材料中的润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁中的一种或多种。
作为本发明的进一步方案,一种可降解PETG材料中加速降解聚合物的通式为
作为本发明的进一步方案,一种加速降解聚合物通式中R为含有苯环的基团。
作为本发明的进一步方案,一种加速降解聚合物通式中R优选为以下结构中的一种或多种:
作为本发明的进一步方案,上述结构中都含有苯环,提高了加速降解聚合物的力学性能,因此添加到材料中不会影响整体的力学性能。
作为本发明的进一步方案,以(1)结构说明本发明一种加速降解聚合物的分解机理为:
作为本发明的进一步方案,一种加速降解聚合物能够在可见光中缓慢分解酸性的酚类基团,酸性基团会分解PETG中的脂键,并且在分解过程中会释放出二氧化碳气体,破坏膜或者板材的整体结构,达到加速降解的目的。
作为本发明的进一步方案,一种可降解PETG材料的制备方法,其特征在包含以下步骤:
母粒制备:将PETG材料、加速降解聚合物、抗氧剂、润滑剂加入高速混合机中,在600rpm转速下搅拌至少20min以上,直至搅拌均匀。送料到双螺杆挤出机中,挤出温度为200-250℃。挤出后切粒得到母粒。
制膜工艺:将母粒于80-100℃下烘干,直至水分小于0.01%以下。排料到真空排气双螺杆挤出机,挤出温度为240-280℃。使用拉伸工艺制备PETG 薄膜,预热辊温度设定80℃,拉伸辊温度设定为85℃,拉伸倍数3.5倍,冷却辊稳定设定40℃。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是:
通过在PETG材料中加入加速降解聚合物,起到加速降解PETG的功能。
加速降解聚合物在产生酸性分子降解PETG材料时,还能产生气体破坏整体结构,加速降解过程。
具体实施方法
以下将通过具体实施例进一步地描述本发明。
在以下具体实施例中,所涉及的操作未注明条件者,均按照常规条件或者制造商建议的条件进行,本发明方案中除加速降解聚合物外所用原料均购自国药以及阿拉丁。
加速降解聚合物1:
加速降解聚合物2:
加速降解聚合物3:
加速降解聚合物4:
加速降解聚合物5:
实施例1
将1mol的对苯二甲酸,0.3mol的乙二醇,0.7mol的1,4环己烷二甲醇加入到反应器中,在0.5mpa的压力下缓慢升温到240℃,后续持续反应6小时,撤去0.5mpa压力,开始抽真空,脱去生成的水,当回流管路中不再有水被蒸馏出来,加入总质量0.2%的醋酸锑催化剂,开始升温到270℃,持续进行真空缩聚反应,直至搅拌功率反馈值达到设定值后出料。
将上述PETG材料100份、0.5份加速降解聚合物1、0.3份抗氧剂1010、 0.3份润滑剂硬脂酸锌加入高速混合机中,在600rpm转速下搅拌至少20min 以上,直至搅拌均匀,送料到双螺杆挤出机中,挤出温度为230℃,挤出后切粒得到母粒。
将母粒于80℃下烘干,直至水分小于0.01%以下,排料到真空排气双螺杆挤出机,挤出温度为260℃,使用拉伸工艺制备PETG薄膜,预热辊温度设定80℃,拉伸辊温度设定为85℃,拉伸倍数3.5倍,冷却辊稳定设定40℃,得到PETG薄膜。
实施例2
将1mol的对苯二甲酸,0.7mol的乙二醇,0.3mol的1,4环己烷二甲醇加入到反应器中,在0.5mpa的压力下缓慢升温到250℃,后续持续反应6小时,撤去0.5mpa压力,开始抽真空,脱去生成的水,当回流管路中不再有水被蒸馏出来,加入总质量0.3%的醋酸锑催化剂,开始升温到280℃,持续进行真空缩聚反应,直至搅拌功率反馈值达到设定值后出料。
将上述PETG材料100份、0.3份加速降解聚合物2、0.5份抗氧剂1029、 0.5份润滑剂硬脂酸改加入高速混合机中,在600rpm转速下搅拌至少20min 以上,直至搅拌均匀。送料到双螺杆挤出机中,挤出温度为230℃,挤出后切粒得到母粒。
将母粒于80℃下烘干,直至水分小于0.01%以下,排料到真空排气双螺杆挤出机,挤出温度为260℃,使用拉伸工艺制备PETG薄膜,预热辊温度设定80℃,拉伸辊温度设定为85℃,拉伸倍数3.5倍,冷却辊稳定设定40℃,得到PETG薄膜。
实施例3
将1mol的对苯二甲酸,0.5mol的乙二醇,0.5mol的1,4环己烷二甲醇加入到反应器中,在0.5mpa的压力下缓慢升温到240℃,后续持续反应6小时,撤去0.5mpa压力,开始抽真空,脱去生成的水,当回流管路中不再有水被蒸馏出来,加入总质量0.5%的醋酸锑催化剂,开始升温到270℃,持续进行真空缩聚反应,直至搅拌功率反馈值达到设定值后出料。
将上述PETG材料100份、0.6份加速降解聚合物3、0.2份抗氧剂626、 0.4份润滑剂硬脂酸镁加入高速混合机中,在600rpm转速下搅拌至少20min 以上,直至搅拌均匀,送料到双螺杆挤出机中,挤出温度为230℃,挤出后切粒得到母粒。
将母粒于80℃下烘干,直至水分小于0.01%以下,排料到真空排气双螺杆挤出机,挤出温度为260℃,使用拉伸工艺制备PETG薄膜,预热辊温度设定80℃,拉伸辊温度设定为85℃,拉伸倍数3.5倍,冷却辊稳定设定40℃,得到PETG薄膜。
实施例4
将1mol的对苯二甲酸,0.4mol的乙二醇,0.6mol的1,4环己烷二甲醇加入到反应器中,在0.5mpa的压力下缓慢升温到240℃,后续持续反应6小时,撤去0.5mpa压力,开始抽真空,脱去生成的水,当回流管路中不再有水被蒸馏出来,加入总质量0.5%的醋酸锑催化剂,开始升温到290℃,持续进行真空缩聚反应,直至搅拌功率反馈值达到设定值后出料。
将上述PETG材料100份、1份加速降解聚合物4、0.4份抗氧剂1010、 0.2份润滑剂硬脂酸锌加入高速混合机中,在600rpm转速下搅拌至少20min 以上,直至搅拌均匀,送料到双螺杆挤出机中,挤出温度为230℃,挤出后切粒得到母粒。
将母粒于80℃下烘干,直至水分小于0.01%以下,排料到真空排气双螺杆挤出机,挤出温度为260℃,使用拉伸工艺制备PETG薄膜,预热辊温度设定80℃,拉伸辊温度设定为85℃,拉伸倍数3.5倍,冷却辊稳定设定40℃,得到PETG薄膜。
实施例5
将1mol的对苯二甲酸,0.55mol的乙二醇,0.45mol的1,4环己烷二甲醇加入到反应器中,在0.5mpa的压力下缓慢升温到240℃,后续持续反应6小时,撤去0.5mpa压力,开始抽真空,脱去生成的水,当回流管路中不再有水被蒸馏出来,加入总质量0.4%的醋酸锑催化剂,开始升温到280℃,持续进行真空缩聚反应,直至搅拌功率反馈值达到设定值后出料。
将上述PETG材料100份、0.8份加速降解聚合物5、0.3份抗氧剂1029、 0.5份润滑剂硬脂酸镁加入高速混合机中,在600rpm转速下搅拌至少20min 以上,直至搅拌均匀,送料到双螺杆挤出机中,挤出温度为230℃,挤出后切粒得到母粒。
将母粒于80℃下烘干,直至水分小于0.01%以下,排料到真空排气双螺杆挤出机,挤出温度为260℃,使用拉伸工艺制备PETG薄膜,预热辊温度设定80℃,拉伸辊温度设定为85℃,拉伸倍数3.5倍,冷却辊稳定设定40℃,得到PETG薄膜。
实施例6
将1mol的对苯二甲酸,0.3mol的乙二醇,0.7mol的1,4环己烷二甲醇加入到反应器中,在0.5mpa的压力下缓慢升温到240℃,后续持续反应6小时,撤去0.5mpa压力,开始抽真空,脱去生成的水,当回流管路中不再有水被蒸馏出来,加入总质量0.2%的醋酸锑催化剂,开始升温到270℃,持续进行真空缩聚反应,直至搅拌功率反馈值达到设定值后出料。
将上述PETG材料100份、0.3份抗氧剂1010、0.3份润滑剂硬脂酸锌加入高速混合机中,在600rpm转速下搅拌至少20min以上,直至搅拌均匀,送料到双螺杆挤出机中,挤出温度为230℃,挤出后切粒得到母粒。
将母粒于80℃下烘干,直至水分小于0.01%以下,排料到真空排气双螺杆挤出机,挤出温度为260℃,使用拉伸工艺制备PETG薄膜,预热辊温度设定80℃,拉伸辊温度设定为85℃,拉伸倍数3.5倍,冷却辊稳定设定40℃,得到PETG薄膜。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
本发明的主要是一种可降解PETG材料及其应用,因此测试实施分子量降解速率,断裂伸长率降解速度。
测试方法:
按照GB 1040.1-2018制样方法,每个样品取固定样条7根,在太阳下暴晒(阴天和雨天不进行实验,不计入实验时间),每10天测试一次分子量和断裂伸长率。
分子量使用安捷伦1260凝胶渗透色谱进行测试,断裂伸长率使用GB 1040.1-2018进行测试。
伸长率测试结果:
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | |
伸长率0天 | 165% | 168% | 175% | 163% | 171% | 165% |
伸长率10天 | 115% | 137% | 112% | 65% | 88% | 160% |
伸长率20天 | 103% | 122% | 96% | 40% | 68% | 158% |
伸长率30天 | 74% | 102% | 59% | 8% | 20% | 157% |
伸长率40天 | 41% | 87% | 0% | 0% | 0% | 152% |
分子量测试结果:
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | |
Mw 0天 | 229086 | 289765 | 269983 | 320934 | 301190 | 229086 |
Mw 10天 | 171814 | 246300 | 188988 | 160467 | 180714 | 223358 |
Mw 20天 | 154633 | 220221 | 164689 | 112326 | 144571 | 221640 |
Mw 30天 | 137451 | 176756 | 140391 | 64186 | 108428 | 219922 |
Mw 40天 | 114543 | 150677 | 91794 | 22093 | 36142 | 218777 |
。MW由于实施例1-5也有峰,会形成干扰,因此只记录主峰变化。
从上表可以看出,本发明添加了可加速分解聚合物,在阳光下的降解效果非常好,在40天后分子量都降低了50%以上,断裂伸长率的变化更为显著, 40天后有3组实施例完全丧失了力学性能,因此本发明有着非常好的效果。
Claims (10)
1.本发明为一种可降解PETG材料,其包含PETG材料100份,抗氧剂0.1-0.5份,加速降解的聚合物0.01-1份,润滑剂0.1-0.5份,本发明的PETG材料能够在可见光下缓慢分解。
2.根据权利要求1所述,其特征在于本发明一种可降解PETG材料中PETG中二元醇1,4环己烷二甲醇和乙二醇的比例为:30:70---60:40。
3.根据权利要求1所述,其特征在于本发明一种可降解PETG材料中PETG中二元醇1,4环己烷二甲醇和乙二醇的比例优选为:40:60。
4.根据权利要求1所述,其特征在于本发明一种可降解PETG材料中抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂626、抗氧剂1029中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述,其特征在于本发明一种可降解PETG材料中润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述加速降解的聚合物的通式,其特征在于通式中R为含有苯环的基团。
9.根据权利要求1所述的一种可降解PETG材料的制备方法,其特征在包含以下步骤:
母粒制备:将PETG材料、加速降解聚合物、抗氧剂、润滑剂加入高速混合机中,在600rpm转速下搅拌至少20min以上,直至搅拌均匀送料到双螺杆挤出机中,挤出温度为200-250℃,挤出后切粒得到母粒;制膜工艺:将母粒于80-100℃下烘干,直至水分小于0.01%以下,排料到真空排气双螺杆挤出机,挤出温度为240-280℃,使用拉伸工艺制备PETG薄膜,预热辊温度设定80℃,拉伸辊温度设定为85℃,拉伸倍数3.5倍,冷却辊稳定设定40℃。
10.根据权利要求1所述的一种可降解PETG材料,能够运用于食品包装袋,垃圾袋等大量使用的一次性材料中。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20210326 |
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