CN114410074B - 一种透明耐热pet材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种透明耐热PET材料及其制备方法与应用，属于改性塑料技术领域。所述透明耐热PET材料包括如下重量份的组分：聚对苯二甲酸乙二醇酯70～85份、聚间苯二甲胺己二酸8～15份和聚间苯二甲酸乙二醇酯4～10份。本发明采用聚间苯二甲胺己二酸和聚间苯二甲酸乙二醇酯对聚对苯二甲酸乙二醇酯进行改性，实现了在保持聚对苯二甲酸乙二醇酯高透明性的同时，有效提高了聚对苯二甲酸乙二醇酯的耐热性能，最终获得高透明高耐热的PET材料。
Description
技术领域
本发明属于改性塑料技术领域，具体涉及一种透明耐热PET材料及其制备方法与应用。
背景技术
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是由对苯二甲酸和乙二醇通过缩聚反应生成的一种含芳环的饱和聚酯，由于PET在较宽的温度范围内能保持优良的物理性能，抗冲击强度高、耐摩擦、刚性好、硬度大、吸湿性小、尺寸稳定性好、电性能优良、无毒无臭、加工方便、制件的外观洁净透明，能耐绝大多数有机溶剂和无机酸的腐蚀等，因而使得其在纺制纤维服装领域、包装瓶、薄膜、工程塑料等领域得到广泛地应用。
然而，透明的PET材料由于结晶不够充分，导致其耐热性能较差，例如PET材质的矿泉水瓶的耐热温度在50～60℃，无法盛装较热的液体，如热水。现有技术提高PET耐热性的方法通常是提高PET的结晶度，但PET的结晶度过高，会降低PET材料的透明性，导致其无法满足透明场景的使用需求。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种透明耐热PET材料及其制备方法与应用。
为实现其目的，本发明所采用的技术方案为：
一种透明耐热PET材料，其包括如下重量份的组分：聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称PET)70～85份、聚间苯二甲胺己二酸(简称MXD6)8～15份和聚间苯二甲酸乙二醇酯(简称PEI)4～10份。
发明人经研究发现，共混物的透明性与共混组分的折光指数有很大关联，通常共混组分之间的折光指数相差越大，共混后材料的透明度下降越多，反之，共混组分之间的折光指数相差越小，共混后材料的透明度受影响的程度越小，甚至可提高透明度。
MXD6是一种特殊尼龙，其具有高强度、高弹性模量、高玻璃化转变温度、结晶速度快、成型制造方便等优点，与PET的相容性好，更重要的是，MXD6的折光指数为1.5773，与PET的折光指数1.5735极为相近，因此，MXD6与PET共混后可保持良好的透明性。而且，MXD6的热变形温度高，耐热性好，可在170℃以上长期使用。因此，本发明采用MXD6对PET进行共混改性，可在有效提高PET耐热性的同时，保持PET的高透明性。
但仅采用MXD6对PET进行共混改性，仍存在如下不足：在受力或变形后，PET和MXD6的折光指数会发生改变，且随着变形量的增加PET的折光指数会迅速增加，同时，MXD6的折光指数也会随着变形量的增加而增加，但MXD6的折光指数变化速率小于PET的折光指数变化速率。因此，当PET/MXD6共混物在受力或发生变形后，由于PET和MXD6的折光指数变化不同步，导致共混材料易出现雾度增加和应力发白等不良现象，影响产品的透明度和外观效果。因此，需改善PET和MXD6在受力或变形后的折光指数变化差值，使得PET和MXD6的折光指数始终保持相近。PEI与PET具有相似的分子结构，且两者具有良好的相容性。然而，PEI的折光指数会随受力或变形量的增加而不断减小。因而，通过添加PEI，在熔融加工中，PEI与PET进行酯交换反应，形成PEI和PET的嵌段共聚物，从而减缓在受力或变形后PET的折光指数变化速度，减小PET和MXD6的折光指数变化差值，使PET和MXD6的折光指数始终保持相近，使共混材料保持高透明和低雾度。因此，通过PET、MXD6和PEI三者的协同作用，能更好地提高PET材料的透明度稳定性和产品的良品率。
优选地，所述PEI的数均分子量≥50000g/mol。采用数均分子量≥50000g/mol的PEI，能更好地与PET形成嵌段共聚物，所得PET材料的性能更优。
优选地，所述透明耐热PET材料还包括如下重量份的组分：成核剂0.3～2份和结晶促进剂0.5～1.2份。为实现性价比的最优化，本发明配方中还可加入成核剂和结晶促进剂，以诱导PET、MXD6和PEI快速结晶，提高PET材料的结晶度，减少MXD6的添加量，降低成本，而且还能细化结晶颗粒，进一步提升PET材料的透明性和耐热性。
优选地，所述成核剂为有机成核剂。有机成核剂与PET的相容性较好，不易出现因混合不均而导致材料透明度下降的情况。优选地，所述有机成核剂为长链羧酸钠盐(例如科莱恩NaV101)、长链羧酸钙盐(例如科莱恩CaV102)、有机螯合物与无机络合物的混合物(例如BRUGGOLEN P250、东莞泰龙新材料技术有限公司H-302)中的至少一种。
优选地，所述结晶促进剂为PET和/或PA的有机醚类促进剂，例如PX-520(三芐基叉丙醚双酯己醇)、PEG(聚乙二醇)、P1000(聚醚类)、Uniplex512(新戊基乙二醇联苯酯)和东莞泰龙新材料技术有限公司PX-590中的至少一种。
优选地，所述透明耐热PET材料还包括如下重量份的组分：润滑剂0.3～1.5份和抗氧剂0.3～0.5份。
优选地，所述润滑剂包括乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)、双季戊四醇、硅油、分子量在1000～10000Da的低分子量聚乙烯、固体石蜡中的至少一种。
优选地，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂1076中的至少一种。
本发明还提供了一种所述透明耐热PET材料的制备方法，其包括如下步骤：
(1)根据配方，将所有原料组分混合均匀，得到混合物；
(2)将所述混合物加入双螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出、冷却、造粒，得到所述透明耐热PET材料。
优选地，所述双螺杆挤出机的温度设置为：一区240～250℃，二区250～260℃，三区260～270℃，四区270～280℃，五区270～280℃；螺杆转速为150～300r/min。
优选地，所述PET在使用前于80～90℃下真空干燥24～48h，使其含水量<0.1％，所述MXD6在使用前于80～90℃下真空干燥24～48h，使其含水量<0.1％，所述PEI在使用前于50～60℃下真空干燥24～48h，使其含水量<0.1％。
本发明还提供了所述透明耐热PET材料在制备透明塑料制件中的应用，所述透明塑料制件包括但不限于：冰箱抽屉、空调挡风板等。
本发明还提供了一种透明塑料制件，其由所述透明耐热PET材料制成，所述透明塑料制件包括但不限于：冰箱抽屉、空调挡风板等。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明采用MXD6和PEI对PET进行改性，实现了在保持PET高透明性的同时，有效提高了PET的耐热性能，还通过加入成核剂和结晶剂诱导PET、MXD6和PEI快速结晶，细化结晶颗粒，进一步提升材料的透明性和耐热性，最终获得高透明高耐热的PET材料。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面通过具体实施例做详细的说明。显然，下列实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。应理解，本发明实施例仅用于说明本发明的技术效果，而非用于限制本发明的保护范围。实施例和对比例的原料均可市售购买获得，且平行实验所用的都是同一种。
现对部分原料信息作如下说明，但不限于这些材料：
PET，上海远纺CB651；
MXD6，日本三菱MXD6S6121；
PEI-1，英威达，数均分子量65000g/mol；
PEI-2，北京恒业中远化工有限公司，数均分子量34000g/mol；
有机成核剂，H-302，东莞泰龙新材料技术有限公司；
结晶促进剂，PX-590，东莞泰龙新材料技术有限公司；
润滑剂，乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)，市售；
抗氧剂，抗氧剂1010，市售。
一、实施例1～4
实施例1～4提供了一种透明耐热PET材料，其重量份配方如表1所示，制备方法如下：
(1)将PET于90℃下真空干燥24h，MXD6于90℃下真空干燥24h，PEI于50℃下真空干燥48h；
(2)根据配方，将所有原料组分加入到高速混合机中，混合均匀，得到混合物；
(3)将所述混合物加入双螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出、冷却、造粒，得到所述透明耐热PET材料。双螺杆挤出机的温度设置为：一区240～250℃，二区250～260℃，三区260～270℃，四区270～280℃，五区270～280℃；螺杆转速为150～300r/min。
对比例1～5提供了一种PET材料，其重量份配方如表1所示，制备方法参照实施例1～4的制备方法。
表1
注：表中“-”表示未加入该组分，下同。
二、性能测试
将实施例1～4和对比例1～5制备的PET材料进行性能测试，测试方法如下：
1、拉伸强度依据ISO527进行测试；
2、悬臂梁缺口冲击强度依据ISO180 1A进行测试；
3、维卡软化点依据ISO 306进行测试，维卡软化点温度越高，材料的耐热性能越好；
4、透光率依据ASTM D1003进行测试；
5、雾度依据ASTM D1003进行测试。
测试结果见表2。
表2
从表2测试结果可看出：相比于对比例1～5，实施例1～4的PET材料在耐热性和透明性方面均有了明显提升，且其力学性能相比纯的PET(对比例5)也得到了一定的改善，主要在于MXD6具有一定的增强增韧作用。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (6)
1.一种透明耐热PET材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：聚对苯二甲酸乙二醇酯70~85份、聚间苯二甲胺己二酸12~15份、聚间苯二甲酸乙二醇酯8~10份、有机成核剂0.3~2份、结晶促进剂0.5~1.2份、润滑剂0.3~1.5份和抗氧剂0.3~0.5份；所述PEI的数均分子量≥50000 g/mol，所述有机成核剂为H-302，所述结晶促进剂为PX-590。
2.如权利要求1所述的透明耐热PET材料，其特征在于，所述润滑剂包括乙撑双硬脂酸酰胺、双季戊四醇、硅油、分子量在1000~10000Da的低分子量聚乙烯、固体石蜡中的至少一种；所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂1076中的至少一种。
3.如权利要求1~2任一项所述的透明耐热PET材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）根据配方，将所有原料组分混合均匀，得到混合物；
（2）将所述混合物加入双螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出、冷却、造粒，得到所述透明耐热PET材料。
4.如权利要求3所述的透明耐热PET材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的温度设置为：一区240 ~ 250℃，二区250 ~ 260℃，三区260 ~ 270℃，四区270 ~ 280℃，五区270 ~ 280℃；螺杆转速为150 ~ 300 r/min。
5.如权利要求1~2任一项所述的透明耐热PET材料在制备透明塑料制件中的应用。
6.一种透明塑料制件，其特征在于，由如权利要求1~2任一项所述的透明耐热PET材料制成。
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| CN202210025908.2A CN114410074B (zh) | 2022-01-11 | 2022-01-11 | 一种透明耐热pet材料及其制备方法与应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114410074A CN114410074A (zh) | 2022-04-29 |
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ID=81271173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202210025908.2A Active CN114410074B (zh) | 2022-01-11 | 2022-01-11 | 一种透明耐热pet材料及其制备方法与应用 |
Country Status (1)
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|---|---|
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-
2022
- 2022-01-11 CN CN202210025908.2A patent/CN114410074B/zh active Active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Improving transparency of stretched PET/MXD6 blends by modifying PET with isophthalate;Y.S. Hu et al.;Polymer;第46卷;5202–5210 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114410074A (zh) | 2022-04-29 |
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