CN115322526A

CN115322526A - 用于射出成型的聚酯树脂组成物、其制备方法及射出成型品

Info

Publication number: CN115322526A
Application number: CN202110793491.XA
Authority: CN
Inventors: 廖德超; 曹俊哲; 刘岳欣
Original assignee: Nan Ya Plastics Corp
Current assignee: Nan Ya Plastics Corp
Priority date: 2021-05-11
Filing date: 2021-07-14
Publication date: 2022-11-11
Also published as: TW202244117A; JP2022174710A; TWI775431B; JP7254138B2; US20220363890A1

Abstract

本发明公开一种用于射出成型的聚酯树脂组成物、其制备方法及射出成型品，其特征在于聚酯树脂组成物的固有黏度(IV)介于0.5至0.85dL/g，基于100重量百分比的聚酯树脂组成物其包括:50至80重量百分比的原生聚酯粒以及20至50重量百分比的改性回收聚酯粒，且改性回收聚酯粒还进一步包括65至72重量百分比的对苯二甲酸、28至31重量百分比的乙二醇以及0.1至5重量百分比的间苯二甲酸。本发明可有效地控制聚酯树脂组成物的结晶性及流动性，并增加回收聚酯粒的使用量，节省工艺的成本。

Description

用于射出成型的聚酯树脂组成物、其制备方法及射出成型品

技术领域

本发明涉及一种用于射出成型的聚酯树脂组成物、其制备方法及射出成型品，特别是涉及一种用于射出成型的收纳器材、挂钩、容器、电器零件等高流长比的PET聚酯树脂组成物、其制备方法及射出成型品，更具体地，其是涉及一种用于射出成型的PET收纳盒用改质粒。

背景技术

近年来，塑料产品的使用量大幅增加，也因此产生了大量的塑料垃圾。由于塑料产品无法自然分解，使得塑料的回收以及回收后的处理方式变得格外重要。

在回收塑料中，又以聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate， PET)为大宗，PET回收塑料的含量约占总回收塑料的52.4％。面临如此大量的PET回收塑料，相关领域的技术人员不得不致力于开发PET回收塑料的处理方法。

现有技术中，最常见的PET回收方法，是通过物理(机械)的方式回收 PET。首先将清洁干净的PET回收塑料切成碎片，于高温下熔融，并以压出机挤出制得PET回收聚酯粒(又称为r-PET)。

在环保要求下，又欲维持PET产品具有较多的环保PET回收聚酯粒，则需使用大量高质量PET回收聚酯粒，目前业界中，大都使用物理回收的方式回收PET，但其制作的回收聚酯粒，无法在工艺上添加滑剂、静电密着剂等功能性成分。因此，需要额外使用全新非回收PET原生粒，并另添加上述功能性成分。

但如此一来，PET产品中PET回收聚酯粒的使用比率会下降，现有技术的制造工艺中，为了维持PET产品的性能，PET回收聚酯粒添加量约低于 20％。也就是说，现有技术中无法完全利用PET回收聚酯粒来制造新的PET 产品。若PET回收聚酯粒的使用比率过低，则可能无法符合环保法规所订定的标准而获得环保标章。并且，在制造PET产品过程中新使用的PET原生聚酯粒，后续仍会变成待处理的PET回收塑料，最终仍会面临需要被回收再利用的问题。

故，如何通过成分配比的改良，提高PET回收聚酯粒的使用比例、降低额外添加PET原生聚酯粒，并维持PET产品的性能，已成为该项事业所欲解决的重要课题之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种用于射出成型的聚酯树脂组成物、其制造方法以及其射出成型品。

为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一技术方案是提供一种用于射出成型的聚酯树脂组成物，其特征在于所述聚酯树脂组成物的固有黏度(IV)介于0.5至0.85dL/g，其中，，基于100重量百分比的所述聚酯树脂组成物其包括：50至80重量百分比的一原生聚酯粒以及20至50重量百分比的一改性回收聚酯粒，其包含65至72重量百分比的对苯二甲酸、28至 31重量百分比的乙二醇以及0.1至5重量百分比的间苯二甲酸。

更进一步地，所述用于射出成型的聚酯树脂组成物的结晶性为10至 20％。

更进一步地，所述用于射出成型的聚酯树脂组成物的拉伸强度为 54.0MPa至64.7MPa。

更进一步地，所述用于射出成型的聚酯树脂组成物的耐冲击强度为 2.9kg-cm/cm至3.6kg-cm/cm。

为了解决上述的技术问题，本发明所采用的另外一技术方案是提供一种用于射出成型的聚酯树脂组成物的制备方法，其包括：提供一改性回收聚酯粒；将所述改性回收聚酯粒与一原生聚酯粒混合，以形成一射出成型的聚酯树脂组成物。其中，所述改性回收聚酯粒包括65至72重量百分比的对苯二甲酸、28至31重量百分比的乙二醇以及0.1至5重量百分比的间苯二甲酸。

更进一步地，基于所述聚酯树脂组成物的总量，其包括20至50重量百分比的所述改性回收聚酯粒。

更进一步地，基于所述聚酯树脂组成物的总量，其包括50至80重量百分比的所述原生聚酯粒。

更进一步地，所述改性回收聚酯粒包括一物理性再生聚酯粒及/或一化学性再生聚酯粒。

为了解决上述的技术问题，本发明所采用的另外再一技术方案是提供一种射出成型品，其是使用如本发明前述的聚酯树脂组成物，并进行熔融射出成型而成。

本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的用于射出成型的聚酯树脂组成物、其制备方法及射出成型品，其能通过“改性回收聚酯粒，其包含 65至72重量百分比的对苯二甲酸、28至31重量百分比的乙二醇以及0.1至 5重量百分比的间苯二甲酸”的技术方案，可有效地控制聚酯树脂组成物的结晶性及流动性，并增加回收聚酯粒的使用量，节省工艺的成本。

更进一步来说，通过调整改性回收聚酯粒的组成配比有效改良其固有黏度(IV)介于0.5至0.85dL/g，可降低模具温度至60℃以下。改性回收聚酯粒的制备中，可推迟对苯二甲酸以及乙二醇的结晶时间，以利改性回收聚酯粒的物性及制备，并在有效降低聚酯树脂组成物中的原生聚酯粒使用量时达到同样的物性功效。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为本发明用于射出成型的聚酯树脂组成物的制备方法的制作方法的流程图。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开有关“用于射出成型的聚酯树脂组成物、其制备方法及射出成型品”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。

本说明书揭示的数值范围包含来自下限值及上限值的所有值，且包含下限值及上限值。对于含有确切值的范围(例如，1或2或3至5或6或7的范围)，包含任何两个确切值之间的任何子范围(例如，以上范围1至7包含子范围1至2、2至6、5至7、3至7、5至6等)。术语“组合物”是指包括组合物的材料的混合物以及由组合物的材料形成的反应产物及分解产物。

需特别说明的是，本文中所使用的术语“聚酯”、“聚酯材料”、“聚酯树脂”等是指任意类型的聚酯，特别是指芳香族聚酯，并且此处特别指源自对苯二甲酸及乙二醇的聚酯，即聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)。

市场的未来趋势逐渐导向循环经济以及塑料回收再利用，因此，提升于产品中的PET回收聚酯粒添加量，维持机械性能与加工性，并兼具材料的成本要求为塑料回收所欲解决的重要课题。

PET聚酯树脂组成物可应用于容器等各种用途。聚酯树脂组成物一般可通过射出成型、挤压成型等，使用模具而成型。例如，射出成型法是将聚酯树脂组成物通过加热等使其熔融，将熔融组成物注入模具后，通过使其冷却固化以制作成型体的方法。

本发明提供一种可用于收纳器材、挂钩、容器、电器零件等高流长比射出产品的PET聚酯粒，具有固有黏度(IV)介于0.5至0.85dL/g，高流长比、低收缩率的产品特性。

本发明所采用的其中一技术方案是提供一种用于射出成型的聚酯树脂组成物，其特征在于所述聚酯树脂组成物的固有黏度(IV)介于0.5至 0.85dL/g，其中，，基于100重量百分比的所述聚酯树脂组成物其包括：50 至80重量百分比的一原生聚酯粒以及20至50重量百分比的一改性回收聚酯粒，其包含65至72重量百分比的对苯二甲酸、28至31重量百分比的乙二醇以及0.1至5重量百分比的间苯二甲酸。

于本发明的一具体实施例中，用于射出成型的聚酯树脂组成物的结晶性为10至20％。

于本发明的一具体实施例中，用于射出成型的聚酯树脂组成物，其拉伸强度为54.0MPa至64.7MPa。

于本发明的一具体实施例中，用于射出成型的聚酯树脂组成物，其耐冲击强度为2.9kg-cm/cm至3.6kg-cm/cm。

原生聚酯粒

原生聚酯粒(virgin polyester resin)为一般现有新生的聚酯母粒，较佳地，原生聚酯粒具有介于0.64至0.8dL/g的固有黏度(IV)。而基于100 重量百分比的所述聚酯树脂组成物，其包括50至80重量百分比的原生聚酯粒，更佳地，其含量可以是50至70重量百分比、50至60重量百分比或50 重量百分比。通过本发明的技术方案，进而达到减少原生聚酯粒的添加量，以符合环保的要求。

改性回收聚酯粒

具体来说，回收聚酯粒可以包括一物理性再生聚酯粒及/或一化学性再生聚酯粒，更详细说明如下。

首先，为了获得可再利用的回收聚酯粒，聚酯树脂的回收方法包含：收集各类型的废弃聚酯树脂材料。依据该些废弃聚酯树脂材料的种类、颜色、及用途，进行分类。并且，将该些废弃聚酯树脂材料进行压缩打包，而后运送至废弃物处理厂。在本实施例中，该些废弃聚酯树脂材料为回收的宝特瓶 (recycled PET bottles)，但本发明不受限于此。

接着，去除该些废弃聚酯树脂材料上的其它物件(如：瓶盖、标签、及黏合剂)。在该些废弃聚酯树脂材料上的其它对象被分离后，切割、破碎该些废弃聚酯树脂材料，并且利用浮选的方式，将不同材质的瓶口、衬垫、及瓶身予以分离。并且，将该些破碎的废弃聚酯树脂材料进行干燥，即可获得处理过的回收聚酯材料，如：回收的宝特瓶(r-PET)瓶片，以利于进行后续的制造流程。

除此之外，除了宝特瓶类的回收聚酯材料，亦可选用膜材回收边角料、含离型剂的回收膜材再制粒或纤维纺丝下脚料，其是将膜材边角、回收离型膜及纤维下脚料等回收料，经过粉碎、熔融后再制而成的回收聚酯粒，成本较低。

值得一提的是，在本发明的其它实施例中，所述回收聚酯材料，也可以例如是，通过直接购买处理过的回收聚酯材料，以利于进行后续的制造流程。

接着，于本发明的一具体实施例中回收聚酯材料的制造方法分为：物理再制回收聚酯材料(如：宝特瓶瓶片、膜材、纤维)、且进行造粒，以获得多个物理性回收聚酯粒；以及，对化学再制回收聚酯材料、且进行造粒，以获得多个化学性回收聚酯粒。

物理再制的方式包括：切割回收聚酯材料(例如：宝特瓶瓶片)，熔融切割后的瓶片形成一熔融混合物，接着，以单螺杆或双螺杆押出机造粒，便可制得物理性再生聚酯母粒。混练造粒设备中的螺杆转速为200rpm至 1000rpm，造粒粒径直径设定在2.5mm，进行混炼押出。

在本发明的一具体实施例中，物理性再生聚酯母粒(physically recycledpolyester masterbatches)可包括：一物理性再生常规聚酯母粒。“物理性再生常规聚酯母粒”是指以物理再制方式制得的聚酯母粒，且其中不添加任何功能性添加剂。于一实施例中，物理性再生常规聚酯母粒的成分包括再生聚对苯二甲酸乙二酯。

除此之外，在物理再制的过程中，也可以在熔融混合物中添加功能性添加剂，例如：一滑剂、一色料或一雾面剂，以制备出具有不同功能的物理性再生改性聚酯母粒。

举例来说，滑剂可以是但不限于：二氧化硅、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)、硅胶、压克力或其组合物，且滑剂的颗粒尺寸为小于2微米。于一实施例中，滑剂呈球形，而具有较佳的透光性。于熔融混合物中添加滑剂，可制得物理性再生滑剂聚酯母粒。于一实施例中，物理性再生滑剂聚酯母粒的成分包括再生聚对苯二甲酸乙二酯以及滑剂。

举例来说，色料可以是但不限于：颜色色料或有色添加物。例如：有色添加物可以是碳黑、二氧化钛、硫酸钡或碳酸钙。于熔融混合物中添加色料，可制得一物理性再生色料聚酯母粒。于本实施例中，物理性再生色料聚酯母粒的成分包括再生聚对苯二甲酸乙二酯以及色料。

举例来说，雾面剂可以是但不限于：二氧化硅、有机物、硅胶、压克力或其组合物。于一较佳实施例中，雾面添加物呈球形，而可增加光线的散射。于熔融混合物中添加雾面剂，可制得一物理性再生雾面剂聚酯母粒。于一实施例中，物理性再生雾面剂聚酯母粒的成分包括再生聚对苯二甲酸乙二酯以及雾面剂。

具体来说，物理性再生改性聚酯母粒的制备步骤包括：熔融回收聚酯材料，以获得一第一熔融混合物；于第一熔融混合物中添加聚对苯二甲酸丁二酯，以形成一第二熔融混合物；重新塑型第二熔融混合物，以获得物理性再生改性聚酯母粒。物理性再生改性聚酯母粒的主成分是再生聚对苯二甲酸乙二酯，且物理性再生改性聚酯母粒中另包含聚对苯二甲酸丁二酯。以所述物理性再生聚酯母粒的总重为100重量百分比，所述物理性再生改性聚酯母粒中包括0至30重量百分比的聚对苯二甲酸丁二酯。

化学再制的方式包括：切割回收聚酯材料(例如：宝特瓶瓶片)，将切割后的瓶片投入一化学解聚液中，以使得回收聚酯材料中的聚酯分子断链，从而达到使回收聚酯材料解聚的效果，并且可以进一步获得分子链较短的聚酯组成及由一个二酸单元及两个二醇单元所组合而成的酯类单体，如：对苯二甲酸双羟乙酯(BHET)。接着，分离纯化低聚物混合物，再使低聚物混合物重新聚合，以制得化学性再生聚酯母粒。于一实施例中，化学性再生常规聚酯母粒的成分包括再生聚对苯二甲酸乙二酯。

更详细来说，化学解聚液可以例如是水、甲醇、乙醇、乙二醇、二甘醇或其组合物的溶液，但不以此为限。举例来说，水是用于水解，甲醇、乙醇、乙二醇及二甘醇是用于醇解。于一较佳实施例中，化学解聚液包括乙二醇。

除此之外，在化学再制的过程中，也可以在低聚物混合物中添加前述的功能性添加剂，例如：滑剂、色料及雾面剂，再重新聚合而可获得具有不同功效的化学性再生改性聚酯母粒。

改性回收聚酯粒

回收聚酯粒基于机械性能与加工性的影响，无法有效地增加聚酯树脂组成物中的添加量。再者，一般市售的回收聚酯材料不易掌控并改良其材料特性。因此，通过调整改性回收聚酯粒的组成，可有效地控制聚酯树脂组成物的结晶性及流动性，并节省工艺的成本。

更具体来说，改性回收聚酯粒包含65至72重量百分比的对苯二甲酸、 28至31重量百分比的乙二醇以及0.1至5重量百分比的间苯二甲酸。通过调整间苯二甲酸可推迟对苯二甲酸以及乙二醇的结晶时间，以利改性回收聚酯粒的制备。

更详细来说，乙二醇视需求也可以选用脂肪族二醇类，可列举如1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二乙二醇、丙二醇、新戊二醇等。

透过改性回收聚酯粒的特殊配比，可控制聚酯树脂组成物的结晶型为10 至20％及熔融流动性固有黏度(IV)介于0.5至0.85dL/g，可应用于高流长比、低收缩的产品成型。

参阅图1所示，本发明进一步提供一种用于射出成型的聚酯树脂组成物的制备方法，其包括：S100提供一改性回收聚酯粒；以及S200将所述改性回收聚酯粒与一原生聚酯粒混合，以形成一射出成型材料。

更详细来说，S100步骤可进一步包括：切割回收聚酯材料(例如：宝特瓶瓶片、模材回收)，熔融切割后的瓶片形成一熔融混合物，或商业购得经处理的回收聚酯粒。

前述S200改性回收聚酯粒与一原生聚酯粒混合所制备的射出成型材料可以是经处理成型为聚酯粒状态，以利储藏保存。

此外，还可进一步包括：S300射出成型制备步骤，将前述射出成型材料导入包含模具的射出成型机中，射出成型材料在该射出成型机中被塑化成熔体并注入模具中而形成一成型品，接着对该成型品施予一冷却处理。通过混掺改性回收聚酯粒与原生聚酯粒有效改良其固有黏度(IV)介于0.5至 0.85dL/g，可降低模具温度至40℃以下，较佳地，模具温度为25至40℃。

较佳地，基于所述聚酯树脂组成物的总量，其包括20至50重量百分比的所述改性回收聚酯粒以及50至80重量百分比的所述原生聚酯粒。

更进一步地，本发明还提供一种射出成型品，其是通过前述的聚酯树脂组成物以及制备方法所制成。举例而言，射出成型的PET收纳盒用改质工塑粒。

然而，上述所举的例子只是其中一可行的实施例而并非用以限定本发明。

制备例

参阅表1，其为本发明所提供的改性回收聚酯粒的制备例，将表1的配方经密练混合机混合均匀，在一预定温度下，再经螺杆式押出混炼造粒机混炼挤押制成呈颗粒状，并具有预定粒径的改性回收聚酯粒。较佳地，预定温度是介于250～280℃，混练造粒设备中的螺杆转速为900rpm至1000rpm，造粒粒径直径设定在2.5mm，进行混炼挤押，就能经由该模头回转刀热切制得呈颗粒状，且粒径为2～3mm的改性回收聚酯粒。通过加入间苯二甲酸可推迟对苯二甲酸以及乙二醇的结晶时间，以利改性回收聚酯粒。

表1

组分	制备例1	制备比较例1
			对苯二甲酸(PTA)	69	71
乙二醇(EG)	29	29
			间苯二甲酸(IPA)	2	0

实施例

参阅表2，其为本发明所提供的聚酯树脂组成物的组成配比，以及射出成型品的物性测试。本实施例依照表2配比混合均匀形成该原料混合物后，配合使用一射出成型机，在40℃进行射出成型，得到一射出成型品。

表2

使用制备例1改性回收聚酯粒的实施例1及实施例2，相较于比较例1，得到较佳地耐冲击性、拉伸强度、弯曲强度以及弯曲模数，适用于射出成型的收纳器材、挂钩、容器、电器零件等高流长比的PET聚酯树脂组成物、其制备方法及射出成型品。然而，上述所举的例子只是其中一可行的实施例而并非用以限定本发明。

实施例的有益效果

本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的用于射出成型的聚酯树脂组成物、其制备方法及射出成型品，其能通过“改性回收聚酯粒，其包含 65至72重量百分比的对苯二甲酸、28至31重量百分比的乙二醇以及0.1至 5重量百分比的间苯二甲酸”的技术方案，可有效地控制聚酯树脂组成物的结晶性及流动性，并节省制程的成本。

更进一步来说，通过混掺改性回收聚酯粒与原生聚酯粒，有效改良聚酯树脂组成物固有黏度(IV)介于0.5至0.85dL/g，可降低模具温度至50℃以下。改性回收聚酯粒的制备中，通过调整配比，加入间苯二甲酸可推迟对苯二甲酸以及乙二醇的结晶时间，以利改性回收聚酯粒的物性及制备。

以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求书的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的权利要求书的保护范围内。

Claims

1.一种用于射出成型的聚酯树脂组成物，其特征在于，所述聚酯树脂组成物的固有黏度(IV)介于0.5至0.85dL/g，其中，基于100重量百分比的所述聚酯树脂组成物，其包括：

50至80重量百分比的一原生聚酯粒；以及

20至50重量百分比的一改性回收聚酯粒，其包含65至72重量百分比的对苯二甲酸、28至31重量百分比的乙二醇以及0.1至5重量百分比的间苯二甲酸。

2.根据权利要求1所述的用于射出成型的聚酯树脂组成物，其特征在于，所述聚酯树脂组成物的结晶性为10％至20％。

3.根据权利要求1所述的用于射出成型的聚酯树脂组成物，其特征在于，所述聚酯树脂组成物的拉伸强度为54.0MPa至64.7MPa。

4.根据权利要求1所述的用于射出成型的聚酯树脂组成物，其特征在于，所述聚酯树脂组成物的耐冲击强度为2.8kg-cm/cm至3.6kg-cm/cm。

5.一种用于射出成型的聚酯树脂组成物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

提供一改性回收聚酯粒，其包括65至72重量百分比的对苯二甲酸、28至31重量百分比的乙二醇以及0.1至5重量百分比的间苯二甲酸；以及

将所述改性回收聚酯粒与一原生聚酯粒混合，以形成一射出成型材料。

6.根据权利要求5所述的用于射出成型的聚酯树脂组成物的制备方法，其特征在于，基于所述聚酯树脂组成物的总量，所述聚酯树脂组成物包括20至50重量百分比的所述改性回收聚酯粒。

7.根据权利要求5所述的用于射出成型的聚酯树脂组成物的制备方法，其特征在于，基于所述聚酯树脂组成物的总量，所述聚酯树脂组成物包括50至80重量百分比的所述原生聚酯粒。

8.根据权利要求5所述的用于射出成型的聚酯树脂组成物的制备方法，其特征在于，所述改性回收聚酯粒包括一物理性再生聚酯粒及/或一化学性再生聚酯粒。

9.一种射出成型品，其特征在于，所述射出成型品是使用如权利要求1所述的聚酯树脂组成物，并进行熔融射出成型而成。