CN112745624B - 一种成型周期短的acs/pet基合金及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种成型周期短的ACS/PET基合金及其制备方法和应用。该成型周期短的ACS/PET基合金,包括如下重量份的组分:ACS树脂45~80份,PET树脂15~35份,PBAT树脂5~20份,酯交换抑制剂0.1~0.5份,成核剂0.1~1份,热稳定剂0.5~3份,相容剂3~8份,其他助剂0~4份;所述PET树脂的特性粘度为1.5dl/g~2.0dl/g,所述PBAT树脂的特性粘度为2.0dl/g~2.8dl/g。在ACS/PET体系中引入特定粘度的PBAT树脂,在适量酯交换抑制剂的存在下,PBAT与PET树脂进行部分酯交换。从而大幅度提高ACS/PET体系的结晶速率,并且增加了ACS/PET基合金在高温下的刚性,使其在注塑中较高温度下快速脱模,进一步缩短了ACS/PET基合金的成型周期。

Description

一种成型周期短的ACS/PET基合金及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及工程塑料技术领域,更具体的,涉及一种成型周期短的ACS/PET基合金及其制备方法和应用。
背景技术
丙烯腈-氯化聚乙稀-苯乙烯共聚物(ACS树脂)是一种具有优异耐候性且易于加工成型的热塑性高分子材料,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET树脂)是一种半结晶性的工程塑料,其具有良好的力学性能、电性能、耐热性及耐化学性等。ACS/PET合金材料结合了ACS的优异耐候性、PET的力学性能和耐热性,可广泛应用于电子电器、OA、家用电器、园林工具等领域。但由于PET自身的结晶速率过慢、冷却时间较长,注塑工艺中成型周期长,严重影响了ACS/PET合金的加工效率,限制了其应用。
目前已有报道用于提升PET结晶速率的无机成核剂,包括滑石粉、蒙脱土、高岭土等,但单独使用无机成核剂的促结晶效率较差,难以满足实际需求。中国专利申请CN102675834A公开了一种利用离子聚合物制备的快速结晶PET,但该体系并非ACS/PET合金,且离子聚合物的价格高昂,生产成本过高。中国专利申请CN111334006A公开了一种利用碱金属化合物制备快速结晶PET的方法,但制备方法包括酯化反应、缩聚反应等,步骤繁琐操作复杂、对生产设备要求高,且该体系也并非为ACS/PET体系。
因此,需要开发出一种能够快速成型的ACS/PET基合金。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的成型周期长的缺陷,提供一种ACS/PET基合金,该ACS/PET基合金具有极短的成型周期。
本发明的另一目的在于提供上述ACS/PET基合金的制备方法。
本发明的另一目的在于提供上述ACS/PET基合金的应用。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
一种成型周期短的ACS/PET基合金,包括如下重量份的组分:
丙烯腈-氯化聚乙稀-苯乙烯共聚物(ACS树脂)45~80份,
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET树脂)15~35份,
聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT树脂)5~20份,
酯交换抑制剂0.1~0.5份,
成核剂0.1~1份,
热稳定剂0.5~3份,
相容剂3~8份,
其他助剂0~4份;
所述PET树脂的特性粘度为1.5dl/g~2.0dl/g,
所述PBAT树脂的特性粘度为2.0dl/g~2.8dl/g。
PET树脂与PBAT树脂的特性粘度检测方法均按照GB/T 1632-1993标准。
PBAT树脂为己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物,在ACS/PET体系中引入部分PBAT树脂,PET树脂中的酯键与PBAT中的柔性脂肪族酯键进行酯交换,将柔性较大的脂肪族连段引入到PET分子链中,降低了PET分子链中苯环的密度,有利分子链易规整排列,从而大幅度提高ACS/PET体系中PET的结晶能力和结晶速率,增加了ACS/PET基合金在高温下的刚性,使其在注塑中较高温度下快速脱模,进一步缩短了ACS/PET基合金的成型周期。
PET树脂的特性粘度需满足1.5dl/g~2.0dl/g,PBAT树脂的特性粘度需满足2.0dl/g~2.8dl/g。当PET或PBAT树脂的特性粘度不在此范围内时,PBAT树脂与ACS/PET体系的相容性较差,难以产生有效酯交换,影响ACS/PET基合金的结晶速率。
优选地,所述ACS树脂优选为65~70重量份,PET树脂优选为20~15重量份。
优选地,所述所述PET树脂的特性粘度为1.7~2.0dl/g。
PET树脂的特性粘度为1.7~2.0dl/g时,ACS/PET基合金的成型周期更短,60℃下弯曲模量更高。
所述酯交换抑制剂可以是工程塑料中常用的酯交换抑制剂,如磷系化合物。
可选的,所述酯交换抑制剂为亚磷酸三苯酯、磷酸二氢钠或焦磷酸二氢二钠中的一种或几种。
为了避免PET树脂与PBAT树脂的过度酯交换,酯交换抑制剂需以合适的重量份加入,不宜过多或过少。
优选地,所述酯交换抑制剂为亚磷酸三苯酯。
更优选地,所述亚磷酸三苯酯为0.1~0.3重量份。
优选地,所述成核剂为纳米蒙脱土和/或纳米滑石粉。
优选地,所述热稳定剂为硫醇甲基锡、硫醇丁基锡、钙锌稳定剂、马来酸甲基锡中的一种或几种。
热稳定剂的加入,可以提高ACS/PET体系的热稳定性,避免在加工或使用过程中出现树脂降解。
优选地,所述相容性为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯-丙烯腈-马来酸酐共聚物、乙烯-丙烯酸酯-缩水甘油酯共聚物、乙烯-缩水甘油酯或乙烯-丙烯酸正丁酯-缩水甘油酯共聚物的一种或几种。
所述其他助剂包括抗氧剂和/或润滑剂。优选地,所述抗氧剂为0.1~2重量份,所述润滑剂为0.1~2重量份。
优选地,所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸脂类抗氧剂。可选的,所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168。
优选地,所述润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺、聚硅氧烷、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌、PE蜡、PP蜡或乙撑双硬脂酰胺中的一种或几种。
本发明还保护上述ACS/PET基合金的制备方法,包括如下步骤:
将PET树脂、PBAT树脂、成核剂、热稳定剂、其他助剂混合后加至挤出机的主喂料口,将ACS树脂、相容剂、酯交换抑制剂混合后加至挤出机的侧喂料口,经混合熔融,挤出造粒,得到所述ACS/PET基合金。
优选地,所述挤出机为双螺杆挤出机。
优选地,所述双螺杆挤出机的螺杆温度为一至二区120℃~190℃,三至六区240℃~260℃,七至十区200℃~220℃。
所述双螺杆挤出机的螺杆组合塑化段剪切宜先强后弱,有助于促进PET树脂和PBAT树脂产生合适程度的酯交换,避免因过度酯交换导致ACS/PET基合金的性能衰减。
优选地,所述螺杆组合的熔融段捏合块优选用双头或三头,单片捏合块厚度宜为7~12mm;优选双头捏合块,双头捏合块错列角优选用45°与60°,或45°与90°配合使用,更优选45°与90°配合使用;捏合块组合序列不低于3块,90°捏合块宜置于组合序列后段,组合序列不超过三组;双头捏合块优选以下序列:45°、45°、90°。
优选地,所述螺杆组合的混合段优选错列角为45°的捏合块,捏合块组合序列不低于2块,优选以下序列:45°、45°、45°,组合序列不超过两组。
优选地,所述螺杆组合的均化段优选用单片厚度为6~8mm、错列角为45°的捏合块,捏合块组合序列不低于2块,两组序列为宜。
本发明还保护上述ACS/PET基合金在制备办公用品或家电行业耗材中的应用。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
在ACS/PET体系中引入特定粘度的PBAT树脂,在适量酯交换抑制剂的存在下,PBAT与PET树脂进行部分酯交换。从而大幅度提高ACS/PET体系的结晶速率,并且增加了ACS/PET基合金在高温下的刚性,使其在注塑中较高温度下快速脱模,进一步缩短了ACS/PET基合金的成型周期。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例及对比例中的原料均可通过市售得到,具体如下:
Figure BDA0002851867320000041
Figure BDA0002851867320000051
除非特别说明,本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1~20
实施例1~20的ACS/PET基合金中各组分的含量如表1所示。
其制备方法为:
根据表1将PET树脂、PBAT树脂、成核剂、热稳定剂、其他助剂(如有)混合后加至双螺杆挤出机的主喂料口,将ACS树脂、相容剂、酯交换抑制剂混合后加至双螺杆挤出机的侧喂料口,经混合熔融,挤出造粒,得到所述ACS/PET基合金。
其中双螺杆挤出机的螺杆温度为一至二区120℃~190℃,三至六区240℃~260℃,七至十区200℃~220℃。
表1实施例1~20的ACS/PET基合金的组分含量(重量份)
Figure BDA0002851867320000052
Figure BDA0002851867320000061
表1续实施例1~20的ACS/PET基合金的组分含量(重量份)
Figure BDA0002851867320000062
对比例1~7
对比例1~7的ACS/PET基合金中各组分的含量如表2所示。
其制备方法为:
根据表2将PET树脂、PBAT树脂、成核剂、热稳定剂混合后加至双螺杆挤出机的主喂料口,将ACS树脂、相容剂、酯交换抑制剂混合后加至双螺杆挤出机的侧喂料口,经混合熔融,挤出造粒,得到所述ACS/PET基合金。
其中双螺杆挤出机的螺杆温度为一至二区120℃~190℃,三至六区240℃~260℃,七至十区200℃~220℃。
表2对比例1~7的ACS/PET基合金的组分含量(重量份)
Figure BDA0002851867320000063
Figure BDA0002851867320000071
对比例8
对比例8的ACS/PET基合金中各组分的含量与实施例1相同。
其制备方法为:
将PET树脂、PBAT树脂、成核剂、ACS树脂、相容剂、热稳定剂、酯交换抑制剂混合后加至双螺杆挤出机的主喂料口,经混合熔融,挤出造粒,得到所述ACS/PET基合金。
其中双螺杆挤出机的螺杆温度为一至二区120℃~190℃,三至六区240℃~260℃,七至十区200℃~220℃。
性能测试
对上述实施例及对比例制备的ACS/PET基合金进行性能测试。
具体测试方法如下:
成型周期:以50mm/s固定注塑速度、50MPa注塑压力,50mm/s保压速度、50MPa保压压力,2s保压时间,注塑5mm厚的ACS/PET基合金样板,记录样板顶出模后不变形的情况下最短成型周期,单位为秒。
60℃弯曲模量:在60℃下,按照GB/T9341-2008方法检测弯曲模量,单位为MPa。
实施例1~20的测试结果见表3;对比例1~8的测试结果见表4。
表3实施例1~20性能测试结果
Figure BDA0002851867320000072
Figure BDA0002851867320000081
根据表3的测试结果可以看出,本发明各实施例的成型周期≤38s,在60℃下弯曲模量≥1650MPa。
由实施例1~3,PET树脂的特性粘度为1.7~2.0dl/g时,ACS/PET基合金的成型周期更短,60℃下弯曲模量更高。由实施例6~10,ACS树脂优选为65~70重量份,PET树脂优选为20~15重量份。
由实施例1、实施例11~14,酯交换抑制剂为亚磷酸三苯酯时,ACS/PET基合金具有更高的高温刚性,且成型周期更短。酯交换抑制剂含量不宜过高或过低,优选亚磷酸三苯酯为0.1~0.3重量份。
表4对比例1~8性能测试结果
Figure BDA0002851867320000082
对比例1~4中,PET树脂或PBAT树脂的特性粘度过高或过低,超出本发明技术方案的范围,ACS/PET基合金在60℃难以达到较高的刚性,弯曲模量均≤1300MPa,成型周期也过长,均为42s以上,无法达到快速脱模成型。
对比例5不含PBAT树脂,ACS/PET基合金的成型周期高达55s,且高温下刚性较差,严重影响了合金的制备效率。
对比例6中不含酯交换抑制剂,PET树脂中的酯键与PBAT树脂中的柔性脂肪族酯键酯交换程度过高,对比例7中酯交换抑制剂含量过多,影响了PBAT树脂的有效酯交换,制得的ACS/PET基合金均无法达到快速成型。
对比例8中,酯交换抑制剂与PET树脂、PBAT树脂共同混合后加入挤出机的主喂料口,过早地抑制了PET树脂、PBAT树脂间的酯交换反应,使得ACS/PET基合金酯交换程度不足,高温下刚性弱,成型周期长。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种成型周期短的ACS/PET基合金,包括如下重量份的组分:
ACS树脂45~80份,PET树脂15~35份,PBAT树脂5~20份,酯交换抑制剂0.1~0.5份,成核剂0.1~1份,热稳定剂0.5~3份,相容剂3~8份,其他助剂0~4份;
所述PET树脂的特性粘度为1.5dl/g~2.0dl/g,
所述PBAT树脂的特性粘度为2.0dl/g~2.8dl/g;
所述ACS/PET基合金由如下方法制得:
将所述PET树脂、PBAT树脂、成核剂、热稳定剂、其他助剂混合后加至挤出机的主喂料口,将所述ACS树脂、相容剂、酯交换抑制剂混合后加至挤出机的侧喂料口,经混合熔融,挤出造粒。
2.根据权利要求1所述ACS/PET基合金,其特征在于,所述PET树脂的特性粘度为1.7~2.0dl/g。
3.根据权利要求1所述ACS/PET基合金,其特征在于,所述酯交换抑制剂为磷系化合物。
4.根据权利要求3所述ACS/PET基合金,其特征在于,所述酯交换抑制剂为亚磷酸三苯酯、磷酸二氢钠或焦磷酸二氢二钠中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述ACS/PET基合金,其特征在于,所述酯交换抑制剂为亚磷酸三苯酯,含量为0.1~0.3重量份。
6.根据权利要求1所述ACS/PET基合金,其特征在于,所述成核剂为纳米蒙脱土和/或纳米滑石粉。
7.根据权利要求1所述ACS/PET基合金,其特征在于,所述热稳定剂为硫醇甲基锡、硫醇丁基锡、钙锌稳定剂或马来酸甲基锡中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述ACS/PET基合金,其特征在于,所述相容性为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯-丙烯腈-马来酸酐共聚物、乙烯-丙烯酸酯-缩水甘油酯共聚物或乙烯-缩水甘油酯的一种或几种。
9.权利要求1~8任一项所述ACS/PET基合金在制备办公用品或家电行业耗材中的应用。
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