CN114525024B - 一种阻燃的回收pc-pet合金的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻燃的回收PC‑PET合金的制备工艺，其具体制备工艺为：1)将回收的废旧PC、废旧PET材料在水池中进行粗洗和冲洗，然后脱水机脱水后100℃烘干，粉碎为碎片备用；2)将PC、PET碎片于一定温度下熔融混合一段时间，挤压，得到母粒；3)按重量称取增容剂、增韧剂、阻燃剂、抗氧化剂，然后与步骤2)中所得母粒于一定温度下熔融混合一段时间；4)将混合物进行二次熔融挤压。本申请中采用回收的PC、PET废旧材料，实现了资料的再次整合利用，有避免了“白色污染”，而且降低了制作成本，制备得到的PC‑PET合金具有强拉伸性能、硬度和高阻燃性，可广泛应用于电子电器、医疗卫生、汽车、家电、运动器械领域。

Description

一种阻燃的回收PC-PET合金的制备工艺
技术领域
本发明涉及的是PC-PET合金的制备工艺领域，C08L69/00，尤其涉及一种阻燃的回收PC-PET合金的制备工艺。
背景技术
聚碳酸酯(PC)是应用广泛的五大工程塑料之一，其透明性好，具有优良的综合机械性能、高耐热性、高电绝缘性能，因而已经被广泛地应用在电子电器、汽车、医药等各领域，尤其在电子电器的高级电绝缘材料上的应用，具有无可替代的地位。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)具有高强度、耐热性、耐磨性等优良性能，在纺织行业及其它行业颇受青睐。但由于PC和PET共混合金属于典型的非晶/结晶体系，两者的相容性不好，共混后得到的PC-PET合金的韧性大幅度下降，冲击强度尤其是缺口冲击强度很低。
专利CN201310673324.7提供了一种低烟无卤阻燃PC/PET合金及其制备方法，采用无卤阻燃剂、阻燃协助剂和低发烟促进剂协同作用，同时添加适量其它助剂，使所制得的PC/PET合金在兼具PC、PET各自优良性能的同时，具有良好的阻燃性能和优异的机械性能。专利CN201610444831.7提出一种利用废旧PC、PET材料制备的PC/PET合金材料，通过对废旧PC、PET材料的回收与改进，添加增强剂、润滑剂、阻燃剂制成PC/PET合金材料，能够减轻环境污染、节约资源，同时制备出阻燃性好、韧性大、耐热性强的材料。但在制备的过程中并未提到体系相容性问题的解决。
发明内容
为了解决上述问题，本发明第一方面提供一种阻燃的回收PC-PET合金的制备工艺：
1)将回收的废旧PC、废旧PET材料在水池中进行粗洗和冲洗，然后脱水机脱水后100℃烘干，粉碎为碎片备用；
2)将PC、PET碎片于一定温度下熔融混合一段时间，挤压，得到母粒；
3)按重量称取增容剂、增韧剂、阻燃剂、抗氧化剂，然后与步骤2)中所得母粒于一定温度下熔融混合一段时间；
4)将混合物进行二次熔融挤压。
优选地，所述PC-PET合金各成分的重量百分比为：回收的废旧PC材料：40～60％；回收的废旧PET材料：30～45％；增容剂：4～9％；增韧剂：3～10％；阻燃剂：3～12％；抗氧化剂：0～10％；
优选地，步骤3)中所述增容剂选自丙烯腈共聚物、马来酸酐共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、丙烯酸酯共聚物中的一种或多种；
优选地，所述增韧剂选自聚苯乙烯、丙烯腈-苯乙烯共聚物、玻璃纤维、镁盐晶须、三元乙丙橡胶、碳酸钙、纳米二氧化硅、滑石粉的一种或多种；更优选地，所述增韧剂选自聚苯乙烯和氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物；
优选地，所述聚苯乙烯和氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物重量百分比1：1～2；
优选地，所述阻燃剂选自磺酸盐阻燃剂、硅系阻燃剂、磷系阻燃剂中的一种或多种；更优选低，所述阻燃剂选自磺酸盐阻燃剂和硅系阻燃剂；
优选地，所述磺酸盐阻燃剂和硅系阻燃剂的重量百分比为1：2～5；
优选地，所述磺酸盐阻燃剂选自3苯磺酰基苯磺酸钾、2,4,4-三氯苯磺酸钠、全氟丁基磺酸钾中的一种或多种；
优选地，所述硅系阻燃剂聚甲基苯基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、硅烷、硅树脂中的一种或多种；
优选地，所述磷系阻燃剂选自磷酸三苯酚、磷酸二甲苯酯、丁苯系磷酸酯、苯丙系磷酸酯、红磷、磷酸铵盐中的一种或多种；
优选地，所述抗氧化剂选自酚类抗氧剂、胺类抗氧剂、含硫化合物抗氧剂、亚磷酸酯抗氧剂中的一种或多种；更优选地，所述抗氧化剂选自酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂；
优选地，所述酚类抗氧化剂选自2,6-三级丁基-4甲基苯酚、2,4,6-三叔丁基苯酚、叔丁基对羟基茴香醚、叔丁基对苯二酚、双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、四(β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸)季四戊醇酯中的一种或多种；更优选地，所述酚类抗氧化剂为四(β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸)季四戊醇酯；
优选地，所述胺类抗氧剂选自二苯胺、对苯二胺、二氢喹啉中的一种或多种；
优选地，所述含硫化合物抗氧化剂选自硫代二丙酸双酯；
优选地，所述亚磷酸酯抗氧化剂选自亚磷酸三苯酯、三(4-二叔丁基苯基)磷酸酯、双(异十三醇基)季戊四醇二亚磷酸酯、亚磷酸三壬基苯酯中的一种或多种；更优选地，所述优亚磷酸酯为三(4-二叔丁基苯基)磷酸酯；
优选地，所述酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂的重量百分比为1：1～2；
优选地，所述温度为270～310℃；时间为10～60min；
优选地，所述挤压的工艺为在250～280℃，250～400r/min；
本发明第二方面提供一种阻燃的回收PC-PET合金，其是由上述所述的一项或多项使用方法制备而成；
优选地，其可广泛应用于电子电器、医疗卫生、汽车、家电、运动器械领域。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本申请中所用的PC、PET材料为回收的废旧材料，通过在制作过程中添加改性剂提高了废旧PC-PET材料的原有性能，增加了其使用性能，实现了资料的再次整合利用，有避免了“白色污染”，而且降低了制作成本，有助于大规模生产。
(2)本申请人在实验过程中发现加入的PET的重量百分比处于30～45％这个范围内，PC-PET合金的两组分玻璃化转变温度相互靠近，俩组分的相容性逐渐提高，同时此范围内的PET含量可以有效减小PET的脆性对合金的冲击韧性的影响，在两相界面不易形成脆性断裂，提高了合金的拉伸性能、热转化温度。反之，PET的重量百分比大于45％时，会使合金的相容性、拉伸强度等力学性能降低。
(3)增韧剂选用氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物和聚苯乙烯。在合金原料中加入的氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物起到应力中心的作用，使PC-PET基体产生剪切屈服和银纹化，进而使PC-PET基体产生脆韧转变，提高合金韧性，但是会降低体系的刚性和强度。而加入聚苯乙烯后，可以和氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物协同作用，提高合金的韧性，且维持硬度和刚性不变，且当其重量百分数比为1：1.5时，所制合金的力学性能最佳。
(4)阻燃剂选用3苯磺酰基苯磺酸钾和聚甲基苯基硅氧烷。在制备PC-PET合金的过程中加入阻燃剂可以使最后制备的合金具有良好的阻燃性能，扩大其使用范围，特别是阻燃剂为3苯磺酰基苯磺酸钾和聚甲基苯基硅氧烷时，可以协同作用增强合金的阻燃性能，满足合金不同应用时的更高阻燃要求。而且3苯磺酰基苯磺酸钾所需添加量少，阻燃效率高，降低成本，而且无卤低烟、安全、环保。
(5)本发明在过程中加入增容剂，在一定温度和时间下熔融，使PC、PET聚合物混合体系完全相容；加入增韧剂使废旧的PC-PET材料原本退化的力学性能得到增强，而且阻燃剂、抗氧化剂的加入赋予了PC-PET材料优异的阻燃性和耐老化性能，扩大了PC-PET材料的使用范围。
具体实施方式
实施例1：一种阻燃的回收PC-PET合金的制备工艺：
1)将回收的废旧PC、PET材料在水池中进行粗洗和冲洗，然后脱水机脱水后100℃烘干，粉碎为碎片备用；
2)将PC、PET碎片于一定温度下熔融混合一段时间，挤压，得到母粒；
3)按重量称取增容剂、增韧剂、阻燃剂、抗氧化剂，然后与步骤2)中所得母粒于一定温度下熔融混合一段时间；
4)将混合物进行二次熔融挤压。
所述PC-PET合金各成分的重量百分比为：回收的废旧PC材料：51.5％；回收的废旧PET材料：38％；增容剂：4％；增韧剂：3％；阻燃剂：3％；抗氧化剂：0.5％；
废旧PC材料和废旧PET材料从废旧材料回收处所得。
步骤3)中所述增容剂为乙烯-丙烯酸甲醋-甲基丙烯酸缩水甘油醋共聚物(牌号为AX8900，购自法国阿科玛公司)；
所述增韧剂为聚苯乙烯(CAS号：9003-53-6，购自合肥天健化工有限公司)和氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(CAS号：66070-58-4，购自张家港市创力新材料有限公司)，其重量百分比为1：1.5；
所述阻燃剂为3苯磺酰基苯磺酸钾和聚甲基苯基硅氧烷，其重量百分比为1：3；
所述抗氧化剂为四(β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸)季四戊醇酯(牌号为Irganox1076，购自德国巴斯夫)和亚三(4-二叔丁基苯基)磷酸酯(牌号为Irganox168，购自德国巴斯夫)，其重量百分比为1：1；
所述温度为300℃；时间为40min；
所述挤压的工艺为在270℃，320r/min；
一种阻燃的回收PC-PET合金的应用：其是由上述所述的一项或多项使用方法制备而成；广泛应用于电子电器、医疗卫生、汽车、家电、运动器械领域。
实施例2：一种阻燃的回收PC-PET合金的制备工艺：
1)将回收的废旧PC、PET材料在水池中进行粗洗和冲洗，然后脱水机脱水后100℃烘干，粉碎为碎片备用；
2)将PC、PET碎片于一定温度下熔融混合一段时间，挤压，得到母粒；
3)按重量称取增容剂、增韧剂、阻燃剂、抗氧化剂，然后与步骤2)中所得母粒于一定温度下熔融混合一段时间；
4)将混合物进行二次熔融挤压。
所述PC-PET合金各成分的重量百分比为：废旧PC材料：47.5％；废旧PET材料：42％；增容剂：4％；增韧剂：3％；阻燃剂：3％；抗氧化剂：0.5％；
步骤3)中所述增容剂为乙烯-丙烯酸甲醋-甲基丙烯酸缩水甘油醋共聚物；
所述增韧剂为聚苯乙烯和氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚，其重量百分比为1：1.5；
所述阻燃剂为3苯磺酰基苯磺酸钾和聚甲基苯基硅氧烷，其重量百分比为1：3；
所述抗氧化剂为优选为四(β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸)季四戊醇酯和亚三(4-二叔丁基苯基)磷酸酯，其重量百分比为1：1；
所述温度为300℃；时间为40min；
所述挤压的工艺为在270℃，320r/min；
一种阻燃的回收PC-PET合金的应用：其是由上述所述的一项或多项使用方法制备而成；广泛应用于电子电器、医疗卫生、汽车、家电、运动器械领域。
对比例1：一种阻燃的回收PC-PET合金的制备工艺：
1)将回收的废旧PC、PET材料在水池中进行粗洗和冲洗，然后脱水机脱水后100℃烘干，粉碎为碎片备用；
2)将PC、PET碎片于一定温度下熔融混合一段时间，挤压，得到母粒；
3)按重量称取增容剂、增韧剂、阻燃剂、抗氧化剂，然后与步骤2)中所得母粒于一定温度下熔融混合一段时间；
4)将混合物进行二次熔融挤压。
所述PC-PET合金各成分的重量百分比为：废旧PC材料：41.5％；废旧PET材料：48％；增容剂：4％；增韧剂：3％；阻燃剂：3％；抗氧化剂：0.5％；
步骤3)中所述增容剂为乙烯-丙烯酸甲醋-甲基丙烯酸缩水甘油醋共聚物；
所述增韧剂为聚苯乙烯和氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，其重量百分比为1：1.5；
所述阻燃剂为3苯磺酰基苯磺酸钾和聚甲基苯基硅氧烷，其重量百分比为1：3；
所述抗氧化剂为优选为四(β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸)季四戊醇酯和亚三(4-二叔丁基苯基)磷酸酯，其重量百分比为1：1；
所述温度为300℃；时间为40min；
所述挤压的工艺为在270℃，320r/min；
一种阻燃的回收PC-PET合金的应用：其是由上述所述的一项或多项使用方法制备而成；广泛应用于电子电器、医疗卫生、汽车、家电、运动器械领域。
对比例2：一种阻燃的回收PC-PET合金的制备工艺：
1)将回收的废旧PC、PET材料在水池中进行粗洗和冲洗，然后脱水机脱水后100℃烘干，粉碎为碎片备用；
2)将PC、PET碎片于一定温度下熔融混合一段时间，挤压，得到母粒；
3)按重量称取增容剂、增韧剂、阻燃剂、抗氧化剂，然后与步骤2)中所得母粒于一定温度下熔融混合一段时间；
4)将混合物进行二次熔融挤压。
所述PC-PET合金各成分的重量百分比为：废旧PC材料：51.5％；废旧PET材料：38％；增容剂：4％；增韧剂：3％；阻燃剂：3％；抗氧化剂：0.5％；
步骤3)中所述增容剂为乙烯-丙烯酸甲醋-甲基丙烯酸缩水甘油醋共聚物；
所述增韧剂为聚苯乙烯；
所述阻燃剂为3苯磺酰基苯磺酸钾和聚甲基苯基硅氧烷，其重量百分比为1：3；
所述抗氧化剂为优选为四(β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸)季四戊醇酯和亚三，其重量百分比为1：1；
所述温度为300℃；时间为40min；
所述挤压的工艺为在270℃，320r/min；
一种阻燃的回收PC-PET合金的应用：其是由上述所述的一项或多项使用方法制备而成；广泛应用于电子电器、医疗卫生、汽车、家电、运动器械领域。
对比例3：一种阻燃的回收PC-PET合金的制备工艺：
1)将回收的废旧PC、PET材料在水池中进行粗洗和冲洗，然后脱水机脱水后100℃烘干，粉碎为碎片备用；
2)将PC、PET碎片于一定温度下熔融混合一段时间，挤压，得到母粒；
3)按重量称取增容剂、增韧剂、阻燃剂、抗氧化剂，然后与步骤2)中所得母粒于一定温度下熔融混合一段时间；
4)将混合物进行二次熔融挤压。
所述PC-PET合金各成分的重量百分比为：废旧PC材料：51.5％；废旧PET材料：38％；增容剂：4％；增韧剂：3％；阻燃剂：3％；抗氧化剂：0.5％；
步骤3)中所述增容剂为乙烯-丙烯酸甲醋-甲基丙烯酸缩水甘油醋共聚物；
所述增韧剂为聚苯乙烯和氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，其重量百分比为1：1.5；
所述阻燃剂为聚甲基苯基硅氧烷；
所述抗氧化剂为优选为四(β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸)季四戊醇酯(和亚三(4-二叔丁基苯基)磷酸酯，其重量百分比为1：1；
所述温度为300℃；时间为40min；
所述挤压的工艺为在270℃，320r/min；
一种阻燃的回收PC-PET合金的应用：其是由上述所述的一项或多项使用方法制备而成；广泛应用于电子电器、医疗卫生、汽车、家电、运动器械领域。
性能测试：
1、韧性试验：根据ISO527-2012，对合金材料进行拉伸强度的测试；根据ISO180-2000进行缺口冲击强度测试。实施例1拉伸强度为72MPa，缺口冲击强度为60kJ/m2；实施例2拉伸强度为78MPa，缺口冲击强度为63kJ/m2；对比例1拉伸强度为65MPa，缺口冲击强度为45kJ/m2；对比例2拉伸强度为53MPa，缺口冲击强度为37kJ/m2；对比例3拉伸强度为70MPa，缺口冲击强度为61kJ/m2；
2、阻燃性能：阻燃性能用热变形温度表征。参照国家标准GB/T1634.2-2004《塑料负荷变形温度的测定》对合金材料进行热变形温度的测定。实施例1热变形温度为185℃；实施例2热变形温度为193℃；对比例1热变形温度为177℃；对比例2热变形温度为181℃；对比例3热变形温度为162℃。

Claims (4)

1.一种阻燃的回收PC-PET合金的制备工艺，其特征在于，包括以下工艺：
1)将回收的废旧PC材料、废旧PET材料在水池中进行粗洗和冲洗，然后脱水机脱水后烘干，粉碎为碎片备用；
2)将PC、PET碎片于一定温度下熔融混合一段时间，挤压，得到母粒；
3)按重量称取增容剂、增韧剂、阻燃剂、抗氧化剂，然后与步骤2)中所得母粒于一定温度下熔融混合一段时间；
4)将混合物进行二次熔融挤压；
各组分的重量百分比为：回收的废旧PC材料：40～60％；回收的废旧PET材料：30～45％；增容剂：4～9％；增韧剂：3～10％；阻燃剂：3～12％；抗氧化剂：0～10％；
所述增韧剂选自聚苯乙烯和氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，所述聚苯乙烯和氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物重量百分比1：1～2；
所述阻燃剂选自磺酸盐阻燃剂和硅系阻燃剂，所述磺酸盐阻燃剂和硅系阻燃剂的重量百分比为1：2～5。
2.如权利要求1所述的一种阻燃的回收PC-PET合金的制备工艺，其特征在于，所述增容剂选自丙烯腈共聚物、马来酸酐共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、丙烯酸酯共聚物中的一种或多种。
3.一种阻燃的回收PC-PET合金，其特征在于，其是由如权利要求1～2任意一项所述制备工艺制备而成。
4.如权利要求3所述的一种阻燃的回收PC-PET合金，其特征在于，其应用于电子电器、医疗卫生、汽车、运动器械领域。
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