CN112759898B - 一种aes/petg/pbat合金材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种AES/PETG/PBAT合金材料及其制备方法和应用，所述合金材料包括如下按重量份计算的组分：PETG树脂45～80份；AES树脂15～35份；PBAT树脂5～20份；酯交换抑制剂0.1～0.5份；相容剂3～8份；成核剂0.1～1份；所述PETG树脂中1,4‑环己烷二甲醇占所述PETG树脂的质量百分比为20～45％。能够降低合金材料的脱模时脱模力，浇口不断裂；脱模力最大值是788Pa，脱模力平均值的最大值为715Pa。

Description

一种AES/PETG/PBAT合金材料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，更具体地，涉及一种AES/PETG/PBAT合金材料及其制备方法和应用。
背景技术
AES树脂是三元乙丙橡胶(EPDM)增韧丙烯腈-苯乙烯共聚物，与采用丁二烯橡胶增韧的ABS树脂基本物性相似，而三元乙丙橡胶(EPDM)分子链主要由乙烯、丙烯和少量非共轭双烯共聚构成，其分子中双键含量极少，具有较好的耐候性和耐化学性，弥补ABS树脂的性能缺陷，可应用于户外家用电器产品领域。
聚对苯二甲酸乙二醇酯-1，4-环己烷二甲醇酯(PETG)是一种透明非结晶性的共聚酯材料，其具突出的韧性、高抗冲击强度、易印刷、高光泽、耐化学性及良好的耐候等性能，可广泛用于各行各业；但是PETG也有其自身的缺陷，其冷却速度很慢，容易粘模，单独使用脱模困难，和AES共混改性后，虽然能够提高其他方面的性能，但仍然存在脱模时脱模力大，容易断浇口等问题。
一般地，大家都会想到添加脱模剂来改善脱模困难，但是脱模剂的加入并不能改善改善PETG脱模困难和浇口容易断裂的问题，反而还会影响注塑成型的生产效率问题。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种AES/PETG/PBAT合金材料。
本发明的另一目的在于提供所述AES/PETG/PBAT合金材料的制备方法。
本发明的另一目的在于提供所述AES/PETG/PBAT合金材料的应用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种AES/PETG/PBAT合金材料，包括如下按重量份计算的组分：
Figure GDA0003691245820000011
Figure GDA0003691245820000021
所述PETG树脂中1,4-环己烷二甲醇占所述PETG树脂的质量百分比为20～45％。
AES树脂具有高流动性和较好的耐候性能，与PETG树脂混合后能够提高合金材料的耐候性能，拓展了PETG树脂的应用领域，但是PETG树脂和AES树脂共混后，其仍然存在脱模难和断浇口的问题。
经发明人大量研究发现，选择1,4-环己烷二甲醇占PETG树脂的质量百分比为20～45％的PETG树脂具有较好的脱模性能，配合PBAT树脂发生适当的酯交换反应能够进一步提高合金材料的脱模能力，防止浇口断裂；另外，过多的酯交换反应也会劣化合金材料，为了防止PBAT树脂与PETG树脂过度酯交换，发明人在合金体系中加入了适量的酯交换抑制剂。
优选地，所述PETG树脂的熔融指数为1.5～3g/10min。
所述PETG树脂的熔融指数在1.5～3g/10min之间能够进一步的提高合金材料的脱模问题。
优选地，所述PBAT树脂的特性粘度在2.0～2.8dl/g。
所述PBAT树脂的特性粘度按照GB/T 1632-1993标准方法检测。
所述PBAT树脂的特性粘度在2.0～2.8dl/g之内，具有较好的脱模力。
优选地，所述成核剂为纳米蒙脱土或纳米滑石粉中一种。
优选地，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一种。
优选地，所述相容剂为苯乙烯-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-缩水甘油酯共聚物中一种。
优选地，所述合金材料还包括抗氧剂和/或润滑剂。
所述抗氧剂含有0.1～2份，所述润滑剂含有0.1～2份。
所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸脂类抗氧剂中的一种。
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或脂肪酸酯中的一种。
本发明还提供所述AES/PETG/PBAT合金材料的制备方法，包括如下步骤：
S1.PBAT树脂、PETG树脂、成核剂、抗氧剂、润滑剂均匀混合后，由挤出机的主喂料口加入；
S2.AES树脂、相容剂、酯交换抑制剂混合均匀后，由挤出机侧喂料口加入；
S3.将步骤S1和S2中的物料经熔融、挤出后、加工得到。
优选地，所述双螺杆挤出机中设有十个温度设定区，1～2区的温度为150℃～200℃，3～6区的温度为220℃～240℃，7～10区的温度为200～220℃。
所述AES/PETG/PBAT合金材料在制备家电、园林工具中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供了一种AES/PETG/PBAT合金材料，选择特定的PETG树脂，以及引入AES树脂和PBAT树脂能够减小PETG对模具的粘附能力，降低合金材料的脱模时脱模力，浇口不断裂；脱模力最大值是788Pa，脱模力平均值的最大值为715Pa。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明所采用的试剂、方法和设备，如无特殊说明，均为本技术领域常规试剂、方法和设备。
以下实施例及对比例中采用的原料如下：
AES树脂：AES-K200金发科技股份有限公司
PBAT树脂A：特性粘度2.0dl/g；PBAT0120；珠海万通化工有限公司
PBAT树脂B：特性粘度2.5dl/g；PBAT0125；珠海万通化工有限公司
PBAT树脂C：特性粘度2.8dl/g；PBAT0128；珠海万通化工有限公司
PBAT树脂D：特性粘度3.5dl/g；PBAT0135；珠海万通化工有限公司
PBAT树脂E：特性粘度1.5dl/g；PBAT0115；珠海万通化工有限公司
PETG树脂A：1,4环己烷二甲醇的质量百分比为20％；熔融指数为1.5g/10min，市售
PETG树脂B1：1,4环己烷二甲醇的质量百分比为30％；熔融指数为1.5g/10min，市售
PETG树脂C：1,4环己烷二甲醇的质量百分比为45％；熔融指数为1.5g/10min；市售
PETG树脂D：1,4环己烷二甲醇的质量百分比为50％；熔融指数为1.5g/10min；市售
PETG树脂E：1,4环己烷二甲醇的质量百分比为10％；熔融指数为1.5g/10min；市售
PETG树脂B2：1,4环己烷二甲醇的质量百分比为30％；熔融指数为2.5g/10min；市售
PETG树脂B3：1,4环己烷二甲醇的质量百分比为30％；熔融指数为3g/10min；市售
PETG树脂B4：1,4环己烷二甲醇的质量百分比为30％；熔融指数为4g/10min；市售
酯交换抑制剂：焦磷酸二氢二钠DHPP，长濑(中国香港)有限公司
相容剂：苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯SAG-02；佳易容相容剂江苏有限公司
成核剂：超细滑石粉HTPUltra5L；辽宁艾海意米矿业有限公司
抗氧剂：受阻酚类抗氧剂抗氧剂1010；亚磷酸脂类抗氧剂Y-002；三丰化工润滑剂：脂肪酸酯PETS；上海成再成化工
下面结合实施例和对比例来详细说明本发明。
以下实施例和对比例通过下述方法制备AES/PETG/PBAT合金材料，并按照表1～4的重量比称取各组分；具体步骤如下：
AES/PETG/PBAT合金材料的制备方法，包括如下步骤：
S1.PBAT树脂、PETG树脂、成核剂、抗氧剂、润滑剂在高混机中均匀混合后，由双螺杆挤出机的主喂料口加入；
S2.AES树脂、相容剂、酯交换抑制剂在高混机中混合均匀后，由挤出机侧喂料口加入；
S3.将步骤S1和S2中的物料经熔融、挤出、拉条、水冷、切粒、干燥后得到。
所述双螺杆挤出机中设有十个温度设定区，1～2区的温度为150℃～200℃，3～6区的温度为220℃～240℃，7～10区的温度为200～220℃。
实施例1～6
表1实施例1～6的配方(份)
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
AES树脂 30 30 30 30 30 30
PBAT树脂A 15 15 15 15 15 15
PETG树脂A 50 — — — — —
PETG树脂B1 — 50 — — — —
PETG树脂C — — 50 — — —
PETG树脂B2 — — — 50 — —
PETG树脂B3 — — — — 50 —
PETG树脂B4 — — — — — 50
酯交换抑制剂 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
相容剂 5 5 5 5 5 5
成核剂 0.5 0.5 0.5 0.2 0.2 0.2
实施例7～11
表2实施例7～12的配方(份)
实施例7 实施例8 实施例9 实施例10 实施例11 实施例12
AES树脂 30 30 30 30 30 30
PBAT树脂A — — — — 15 15
PBAT树脂B 15 — — — — —
PBAT树脂C — 15 — — — —
PBAT树脂D — — 15 — — —
PBAT树脂E — — — 15 — —
PETG树脂A 50 50 50 50 50 50
酯交换抑制剂 0.2 0.2 0.2 0.2 0.1 0.5
相容剂 5 5 5 5 5 5
成核剂 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
实施例13～18
表3实施例13～18的配方(份)
Figure GDA0003691245820000051
Figure GDA0003691245820000061
对比例1～4
表4对比例1～4的配方(份)
对比例1 对比例2 对比例3 对比例4
AES树脂 30 30 30 30
PBAT树脂A 15 15 15 15
PETG树脂A — — 50 50
PETG树脂D 50 — — —
PETG树脂E — 50 — —
酯交换抑制剂 0.2 0.2 — 1
相容剂 5 5 5 5
成核剂 0.5 0.5 0.5 0.5
将上述实施例和对比例制备得到的AES/PETG/PBAT合金材料进行以下性能测试，测试所参照标准和方法如下：
脱模力：固定注塑速度(50mm/s)、注塑压力(50MPa)，保压速度(50mm/s)、保压压力(50MPa)，保压时间(2s)，及成型周期45秒，在脱模斜度1°的杯状模具注塑井深10cm的杯子，测试杯子顶出脱模时脱模力。
脱模力平均值：固定注塑速度(50mm/s)、注塑压力(50MPa)，保压速度(50mm/s)、保压压力(50MPa)，保压时间(2s)，及成型周期45s，在脱模斜度1°的杯状模具注塑井深10cm的杯子，测试杯子顶出脱模时脱模力，测试5组取平均值。
表5实施例和对比例的数据
10模脱模力max(MPa) 10模脱模力平均值(MPa) 是否断浇口
实施例1 652 616 否
实施例2 645 612 否
实施例3 643 610 否
实施例4 649 611 否
实施例5 646 610 否
实施例6 756 701 否
实施例7 631 604 否
实施例8 649 614 否
实施例9 788 715 否
实施例10 771 702 否
实施例11 763 682 否
实施例12 745 711 否
实施例13 651 615 否
实施例14 679 631 否
实施例15 711 657 否
实施例16 745 661 否
实施例17 748 662 否
实施例18 741 662 否
对比例1 1040 982 5模浇口断
对比例2 990 931 4模浇口断
对比例3 892 835 2模浇口断
对比例4 925 850 2模浇口断
从实施例1～3看，熔融指数一定的情况下，PETG中1,4环己烷二甲醇的含量在20％-45％之内，脱模力变化不大，脱模时浇口并未出现断裂的情况。
从实施例2和4～6看，PETG熔融指数超过3g/10min，PETG和和PBAT的酯交换受到一定影响，导致材料脱模力上升。
从实施例2和7～10看，PBAT的粘度偏低或偏高，PETG和和PBAT的酯交换受到一定影响，导致材料脱模力偏高。
从实施例2和11～12看，酯交换抑制剂偏低，影响加工过程中酯交换程度，导致脱模力升高。
从实施例13～16看，在PBAT存在的情况下，满足条件的PETG含量的增加对材料脱模力影响有限。
从实施例17和18看，抗氧剂和润滑剂对效果影响不大
从对比例1～4看，当PETG中的1,4环己烷二甲醇的质量百分比不在范围内时，脱模力明显偏大，脱模都存在浇口断裂的情况，不加入酯交换抑制剂和过度酯交换都不利于脱模。
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 (8)

1.一种AES/PETG/PBAT合金材料，其特征在于，包括如下按重量份计算的组分：
Figure FDA0003691245810000011
所述PETG树脂中1,4-环己烷二甲醇占所述PETG树脂的质量百分比为20～45％；
所述PETG树脂在200℃，5Kg的条件下的熔融指数为1.5～3g/10min；
所述PBAT树脂的特性粘度为2.0～2.8dl/g。
2.如权利要求1所述AES/PETG/PBAT合金材料，其特征在于，所述成核剂为纳米蒙脱土或纳米滑石粉中一种或两种。
3.如权利要求1所述AES/PETG/PBAT合金材料，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。
4.如权利要求1所述AES/PETG/PBAT合金材料，其特征在于，所述相容剂为苯乙烯-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-缩水甘油酯共聚物中一种或几种。
5.如权利要求1所述AES/PETG/PBAT合金材料，其特征在于，还包括抗氧剂和/或润滑剂。
6.如权利要求1～5任一项所述AES/PETG/PBAT合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.PBAT树脂、PETG树脂、成核剂、抗氧剂、润滑剂均匀混合后，由双螺杆挤出机的主喂料口加入；
S2.AES树脂、相容剂、酯交换抑制剂混合均匀后，由双螺杆挤出机侧喂料口加入；
S3.将步骤S1和S2中的物料经熔融、挤出后、加工得到所述AES/PETG/PBAT合金材料。
7.如权利要求6所述AES/PETG/PBAT合金材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机中设有十个温度设定区，1～2区的温度为150℃～200℃，3～6区的温度为220℃～240℃，7～10区的温度为200～220℃。
8.权利要求1～5任一项所述AES/PETG/PBAT合金材料在制备家电、园林工具中的应用。
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