CN113088050A - 一种pe、pet合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种PE、PET合金材料及其制备方法，涉及高分子材料阻燃技术领域，由以下重量份数的原料制成：废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯35‑70份，废旧低密度聚乙烯15‑20份，马来酸酐接枝低密度聚乙烯3‑5份，玻璃纤维5‑15份，马来酸酐接枝聚乙烯接枝聚乙烯亚胺改性石墨烯(PE‑g‑MAH‑g‑PEI‑MGO)5‑15份，抗氧剂0.5‑3份，扩链剂0.5‑3份，分散剂0.5‑3份，偶联剂0.1‑1份。本发明有益效果：本发明使用废旧PET和PE作为基体材料，通过引入马来酸酐接枝PE和PE‑g‑MAH‑g‑PEI‑MGO提高PE、PET、玻纤的相容性，通过加入玻璃纤维提高合金的强度，减少相分离。

Description

一种PE、PET合金材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种PE、PET合金材料及其制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）具有较高的耐热性、耐磨性、透明性和气体阻隔性能，在玻璃纤维、双向拉伸薄膜、聚酯容器等领域具有广泛应用。据估计全球仅瓶级PET用量超过1000万吨，这些废旧PET容器瓶带来了严重的环境问题。因此，废旧PET的回收利用，不仅可以解决环境问题，也可以解决资源短缺的问题。
聚乙烯（PE）具有良好的韧性、流变性能和加工性能，同时，其价格低廉，因而广泛应用于社会生活的各个领域，是目前使用量最大的通用塑料品种之一。高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）和线型低密度聚乙烯（LLDPE）是三种常见的聚乙烯（PE），随着聚乙烯（PE）的广泛应用，其回收再利用成为人们关注的一个焦点问题。
利用废旧聚乙烯（PE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）制备PE、PET合金，既可降低环境污染，又可节省资源，具有广阔的应用前景。但是，聚乙烯（PE）为非极性物质，而聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）为极性物质，两者相容性较差，长时间后会产生相分离等现象，因此，聚乙烯（PE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）合金主要问题是解决两者的相容性问题。另一方面，废旧聚乙烯（PE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的强度等性能有所降低，因此，废旧聚乙烯（PE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）再回收时要考虑强化其性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种PE、PET合金材料及其制备方法，解决利用废旧聚乙烯（PE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）制备PE、PET合金时由于聚乙烯（PE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）相容性差产生相分离和强度差等问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种PE、PET合金材料，由以下重量份数的原料制成：废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯35-70份，废旧低密度聚乙烯15-20份，马来酸酐接枝低密度聚乙烯3-5份，玻璃纤维5-15份，马来酸酐接枝聚乙烯接枝聚乙烯亚胺改性石墨烯5-15份，抗氧剂0.5-3份，扩链剂0.5-3份，分散剂0.5-3份，偶联剂0.1-1份。本发明的新型相容剂PE-g-MAH-g-PEI-MGO，同时含有极性链段和非极性链段PE，更为重要的，同时含有二维片层材料改性石墨烯片层，相比于常规相容剂，该新型相容剂不仅分子链较长，而且含有多种接枝组分，有利于避免相分离，因而极大地提高了基体的相容性。本发明所述抗氧剂为受阻酚抗氧剂1010，扩链剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯，分散剂为硬脂酸酰胺，偶联剂为氨基硅烷偶联剂KH-550。
一种PE、PET合金材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、制备足量的马来酸酐接枝聚乙烯接枝聚乙烯亚胺改性石墨烯；
步骤2、按照重量份数取：废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯35-70份，废旧低密度聚乙烯15-20份，马来酸酐接枝低密度聚乙烯3-5份，玻璃纤维5-15份，马来酸酐接枝聚乙烯接枝聚乙烯亚胺改性石墨烯5-15份，抗氧剂0.5-3份，扩链剂0.5-3份，分散剂0.5-3份，偶联剂0.1-1份；
步骤3、将步骤2所取原料放入搅拌机中进行搅拌混合，混合均匀得到混合物；
步骤4、将步骤3得到的混合物投入双螺杆挤出机，熔融挤出得到PE、PET合金材料。
本发明所述步骤1马来酸酐接枝聚乙烯接枝聚乙烯亚胺改性石墨烯的具体制备方法为：将马来酸酐接枝聚乙烯85~95份与聚乙烯亚胺改性氧化石墨烯5~15份置于混炼机中进行混合，混合均匀后加入到双螺杆挤出机中，挤出机的加热温度为160～180℃，熔融挤出，冷却、造粒，得到马来酸酐接枝聚乙烯接枝聚乙烯亚胺改性石墨烯。
本发明所述步骤3中搅拌机的转速设置为40-80 r/min，搅拌时间20min。
本发明所述步骤4中双螺杆挤出机的参数设置为：加料段的温度设置为210～230℃，熔融段的温度设置为260～270℃，均化段的温度设置为275℃，螺杆转速为20～50r/min，投料转速为5～10 r/min。
本发明的有益效果是：本发明使用废旧PET和PE作为基体材料，通过引入马来酸酐接枝PE和PE-g-MAH-g-PEI-MGO提高PE、PET、玻纤的相容性，通过加入玻璃纤维提高合金的强度，减少相分离；利用马来酸酐接枝聚乙烯的酸酐基团和聚乙烯亚胺改性石墨烯的游离胺基之间的反应，将马来酸酐接枝聚乙烯接枝在聚乙烯亚胺改性石墨烯上，制备了一种新型长链相容剂马来酸酐接枝聚乙烯接枝聚乙烯亚胺改性石墨烯（PE-g-MAH-g- PEI-MGO），将其与马来酸酐接枝聚乙烯复配，提高PE、PET、玻璃纤维的相容性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步阐述。
马来酸酐接枝聚乙烯接枝聚乙烯亚胺改性石墨烯（PE-g-MAH-g- PEI-MGO）的制备方法为：将PE-g-MAH95份与PEI-MGO5份置于混炼机中混合均匀，然后加入到双螺杆挤出机中，挤出机的加热温度为160～180℃，熔融挤出，冷却、造粒，得到马来酸酐接枝聚乙烯接枝聚乙烯亚胺改性石墨烯（PE-g-MAH-g- PEI-MGO）。
实施例1.
将破碎、清洗、干燥的废旧PET70份和废旧LDPE15份，以及马来酸酐接枝LDPE3份，玻璃纤维15份，PE-g-MAH-g-PEI-MGO 10份，受阻酚抗氧剂10100.5份，甲基丙烯酸缩水甘油酯0.5份，硬脂酸酰胺0.5份，氨基硅烷偶联剂KH-5500.1份在搅拌机中以40 r/min搅拌20min，然后投入双螺杆挤出机，熔融挤出得到PE、PET合金材料。双螺杆挤出机的参数设置为：加料段温度设置为210℃，熔融段温度设置为260℃，均化段温度设置为275℃，螺杆转速为20 r/min，投料转速为5 r/min。
实施例2.
将破碎、清洗、干燥的废旧PET45份和废旧LDPE20份，以及马来酸酐接枝LDPE4份，玻璃纤维15份，PE-g-MAH-g-PEI-MGO 10份，受阻酚抗氧剂10102份，甲基丙烯酸缩水甘油酯3份，硬脂酸酰胺2份，氨基硅烷偶联剂KH-5501份在搅拌机中以60 r/min搅拌20min，然后投入双螺杆挤出机，熔融挤出得到PE、PET合金材料。双螺杆挤出机的参数设置为：加料段温度设置为220℃，熔融段温度设置为270℃，均化段的温度为275℃，螺杆转速为30 r/min，投料转速为5 r/min。
实施例3.
将破碎、清洗、干燥的废旧PET37份和废旧LDPE20份，以及马来酸酐接枝LDPE5份，玻璃纤维15份，PE-g-MAH-g-PEI-MGO 10份，抗氧剂2份，甲基丙烯酸缩水甘油酯3份，硬脂酸酰胺2份，氨基硅烷偶联剂KH-5501份在搅拌机中以60 r/min搅拌20min，然后投入双螺杆挤出机，熔融挤出得到PE、PET合金材料。双螺杆挤出机的参数设置为：加料段温度设置为220℃，熔融段温度设置为270℃，均化段的温度为275℃，螺杆转速为30 r/min，投料转速为5r/min。
实施例4.
将破碎、清洗、干燥的废旧PET37份和废旧LDPE20份，以及马来酸酐接枝LDPE5份，玻璃纤维15份，PE-g-MAH-g-PEI-MGO 0份，受阻酚抗氧剂10103份，甲基丙烯酸缩水甘油酯3份，硬脂酸酰胺3份，氨基硅烷偶联剂KH-5501份在搅拌机中以80 r/min搅拌20min，然后投入双螺杆挤出机，熔融挤出得到PE、PET合金材料。双螺杆挤出机的参数设置为：加料段温度设置为230℃，熔融段温度设置为270℃，均化段的温度为275℃，螺杆转速为50 r/min，投料转速为10 r/min。
对比例.
将破碎、清洗、干燥的废旧PET45份和废旧LDPE20份，马来酸酐接枝LDPE4份以及受阻酚抗氧剂10102份，甲基丙烯酸缩水甘油酯3份，硬脂酸酰胺2份，氨基硅烷偶联剂KH-5501份在搅拌机中以60 r/min搅拌20min，然后投入双螺杆挤出机，熔融挤出得到PE、PET合金材料。双螺杆挤出机的参数设置为：加料段温度设置为220℃，熔融段温度设置为270℃，均化段的温度为275℃，螺杆转速为30 r/min，投料转速为5 r/min。
表1为上述各实施例及对比例所制备得到的PE、PET合金材料的拉伸强度及弯曲强度对比表。
表1 各实施例及对比例制备的PE、PET合金材料的拉伸强度及弯曲强度对比表
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例
拉伸强度（MPa） 89.3 82.6 76.2 55.6 39.4
弯曲强度（MPa） 85.2 75.3 68.5 50.7 38.1
由表1可知，按照本发明配方和工艺制备的合金材料无论是拉伸强度和弯曲强度相比于对比例都有了明显的提高，一方面归因于引入马来酸酐接枝聚乙烯和PE-g-MAH-g-PEI-MGO相容剂，增加了PE、PET、玻璃纤维的相容性，另一方面，玻璃纤维和改性石墨烯片层的加入提高了合金的强度，此外，玻璃纤维和改性石墨烯片层可能同时分散在PE、PET两相里，也有效降低了相分离。此外，对比实施例1-3可知，添加的PET越多，其力学强度越高；对比实施例4和对比例可知，不添加PE-g-MAH-g-PEI-MGO，材料的力学强度明显降低，说明本发明制备的PE-g-MAH-g-PEI-MGO对材料力学性能具有明显的提升作用。
以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种PE、PET合金材料，其特征在于：由以下重量份数的原料制成：废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯35-70份，废旧低密度聚乙烯15-20份，马来酸酐接枝低密度聚乙烯3-5份，玻璃纤维5-15份，马来酸酐接枝聚乙烯接枝聚乙烯亚胺改性石墨烯5-15份，抗氧剂0.5-3份，扩链剂0.5-3份，分散剂0.5-3份，偶联剂0.1-1份。
2.根据权利要求1所述的一种PE、PET合金材料，其特征在于：所述抗氧剂为受阻酚抗氧剂1010，扩链剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯，分散剂为硬脂酸酰胺，偶联剂为氨基硅烷偶联剂KH-550。
3.一种制备权利要求1-2中任意一项PE、PET合金材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、制备足量的马来酸酐接枝聚乙烯接枝聚乙烯亚胺改性石墨烯；
步骤2、按照重量份数取：废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯35-70份，废旧低密度聚乙烯15-20份，马来酸酐接枝低密度聚乙烯3-5份，玻璃纤维5-15份，马来酸酐接枝聚乙烯接枝聚乙烯亚胺改性石墨烯5-15份，抗氧剂0.5-3份，扩链剂0.5-3份，分散剂0.5-3份，偶联剂0.1-1份；
步骤3、将步骤2所取原料放入搅拌机中进行搅拌混合，混合均匀得到混合物；
步骤4、将步骤3得到的混合物投入双螺杆挤出机，熔融挤出得到PE、PET合金材料。
4.根据权利要求3所述的一种PE、PET合金材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1马来酸酐接枝聚乙烯接枝聚乙烯亚胺改性石墨烯的具体制备方法为：将马来酸酐接枝聚乙烯85~95份与聚乙烯亚胺改性氧化石墨烯5~15份置于混炼机中进行混合，混合均匀后加入到双螺杆挤出机中，挤出机的加热温度为160～180℃，熔融挤出，冷却、造粒，得到马来酸酐接枝聚乙烯接枝聚乙烯亚胺改性石墨烯。
5.根据权利要求3所述的一种PE、PET合金材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中搅拌机的转速设置为40-80 r/min，搅拌时间20min。
6.根据权利要求3所述的一种PE、PET合金材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4中双螺杆挤出机的参数设置为：加料段的温度设置为210～230℃，熔融段的温度设置为260～270℃，均化段的温度设置为275℃，螺杆转速为20～50r/min，投料转速为5～10 r/min。
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