CN115895208A - 一种含有pcr-pet薄膜材料的pet复合材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于改性塑料领域，具体公开了一种含有PCR‑PET薄膜材料的PET复合材料及其制备方法与应用。所述复合材料由消费后回收PCR‑PET薄膜材料、PET、玻纤、增韧剂、成核剂、抗氧剂和润滑剂组成。本发明通过PCR‑PET薄膜材料，一方面可以改变PET的结晶性能，一方面回收废旧PET薄膜，减少其对环境的污染。本发明操作简单，获得的含有PCR‑PET薄膜材料的PET复合材料具有优良的机械性能和耐热性能，同时成本低，可以用于空气炸锅、电火锅和烤箱等家电领域，具有很好的市场应用前景。
Description
技术领域
本发明属于改性塑料技术领域，特别涉及一种含有PCR-PET薄膜材料的 PET复合材料及其制备方法与应用。
背景技术
PET是一种热塑性饱和聚酯，由于其产量大、价格低以及其具有优良的综合性能，刚性大，蠕变小，机械强度高，耐热性好，电绝缘性好，可在较苛刻的化学、物理环境中长期使用，可替代金属作为工程结构材料使用。由于PET 分子特殊的刚性结构，使其在成型加工的过程中存在加工模温高、不易成型、结晶速率慢等缺点。因此，提高PET结晶速率，改善其结晶性能是PET作为工程料应用的关键。
现阶段主要可以通过共聚改性、共混改性和添加成核剂结晶促进剂的方式改善PET材料的结晶速率。共聚改性：在PET的分子链上引入新的结构单元，改善其分子链的柔顺性，提升其定向排列能力。共混改性：与其它聚合物共混，如(PBT、PA等)，制备成均匀的复合材料，可以达到降低玻璃化转变温度，促进结晶和晶体增长的效果。添加成核剂：通过添加成核剂加快晶核形成，提高分子链运动能力从而提高其结晶速率。目前，添加成核剂是改善PET复合材料结晶速率的主流方案，但是进口成核剂的高成本和供应稳定性又带来新的挑战。
PET薄膜是一种性能比较全面的包装和保护薄膜。其透明性好，有光泽，具有良好的气密性和保香性，具有优良的耐热、耐寒性和良好的耐化学药品性。但是，PET薄膜的大批量使用带来了废弃PET的污染问题。我国将大力发展循环经济，尤其是要加强塑料垃圾分类回收和再生利用。
发明内容
为了降低对进口成核剂的依赖同时加快PET薄膜的回收利用，本发明的首要目的在于提供一种含有PCR-PET薄膜材料的PET复合材料。
本发明的第二目的在于提供上述含有PCR-PET薄膜材料的PET复合材料的制备方法，该制备方法采用消费后回收PET(PCR-PET)薄膜为原料，。
本发明的第三目的在于提供上述含有PCR-PET薄膜材料的PET复合材料在家电领域中的应用。
本发明的首要目的通过下述方案实现：
一种含有PCR-PET薄膜材料的PET复合材料，以重量百分比计算，包括以下组分：
优选地，所述PCR-PET薄膜材料为消费后PET薄膜重新挤出造粒，特性粘度为0.55～0.65dl/g。
优选地，所述PET的特性粘度为0.68～0.82dl/g。
优选地，所述玻纤为无碱玻璃纤维，且单丝直径为7～11μm，短切长度为 3～4mm；选择单丝直径和短切长度较小的玻纤，可以减少由于玻纤外露带来的外观不良。
优选地，所述增韧剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物。
优选地，所述成核剂为长链线性饱和羧酸钠盐。
优选地，所述抗氧剂为受阻酚和亚磷酸酯按任意比例组成的复配抗氧体系。
优选地，所述润滑剂为硅酮粉。
本发明的第二目的通过下述方案实现：
一种含有PCR-PET薄膜材料的PET复合材料的制备方法，包括如下步骤：
以重量百分比计，将45～75％PCR-PET薄膜材料、0～30％PET、2～4％增韧剂、0～0.5％成核剂、0.4～0.6％抗氧剂和0.4～0.6％润滑剂混合，将混合后的物料加入挤出机主喂料斗，在侧喂料加入20～40％玻纤，通过双螺杆挤出机挤出造粒，制得含有PCR-PET薄膜材料的PET复合材料。
优选地，所述混合时间为3～5min；所述双螺杆挤出机的转速为350～550 r/min，温度为220～270℃。
本发明的第三目的通过下述方案实现：
一种含有PCR-PET薄膜材料的PET复合材料在家电领域中的应用。
具体的，所述家电为空气炸锅、电火锅和烤箱等。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
本发明专利采用消费后回收PET(PCR-PET)薄膜为原料，制备具有优异加工性能和优异机械性能的增强PET复合材料。PCR-PET薄膜材料具有较为合适的特性粘度(0.6dl/g左右)，PET分子链段柔顺性好，可以少加甚至不加成核剂。通过改性手段，赋予PCR-PET薄膜材料新的生命，提升其生命周期，减少随意废弃对环境的污染。另一方面，PCR-PET薄膜材料的使用可以减少新料树脂的消耗量，从而减少对石化能源的需求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。
本发明实施例和对比例均按照标准要求注塑成测试用的标准样条并进行测试。拉伸测试按照ISO527标准，悬臂梁缺口冲击强度按照ISO180标准，热变形温度测试按照ISO75-2标准(0.45MPa)。采用结晶峰峰温作为PET 复合材料结晶性能的标准，结晶峰峰温越高，说明材料结晶速度越快。通过 DSC测试仪，记录第一次降温曲线的结晶峰(N2气氛，升温降温速率均为20℃ /min)。
本发明实施例和对比例中用到的原料如下：
PCR-PET薄膜材料：PET JL-BP58(特性粘度0.6dL/g)，广州钜力化工科技有限公司；
PET：超亮光聚酯切片(特性粘度0.68dL/g)，江苏恒力化纤股份有限公司；YS-Y01(特性粘度0.82dL/g)，海南逸盛石化有限公司；
玻纤ECS11-3.0-534A：单丝直径11μm，短切长度3.0mm，中国巨石股份有限公司；
增韧剂：AX8900，法国阿科玛(Arkema)公司；
成核剂：Licomont NaV101，瑞士科莱恩(Clariant)公司；
抗氧剂：受阻酚1010，四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，德国巴斯夫(Basf)公司；亚磷酸酯S-9228(双(2,4—二酷基)季戊四醇二亚磷酸酯)，美国都福(Dover)公司；
润滑剂：硅酮粉TEGOMER E525，德国德固赛(Degussa AG)公司。
实施例1
一种含有PCR-PET薄膜材料的PET复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按表1中PCR-PET薄膜材料、PET、增韧剂、成核剂、抗氧剂和润滑剂的量称取原料；
(2)将各种原料在混合机中混合5min，然后加入挤出机主喂料斗，在侧喂料加入玻纤，按照玻纤含量调节主喂料和侧喂料喂料量，通过双螺杆挤出机挤出造粒。
双螺杆挤出机的转速为350r/min，温度为220～270℃。所得的含有 PCR-PET薄膜材料的PET复合材料性能见表2。
实施例2
一种含有PCR-PET薄膜材料的PET复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按表1中PCR-PET薄膜材料、PET、增韧剂、成核剂、抗氧剂和润滑剂的量称取原料；
(2)将各种原料在混合机中混合3min，然后加入挤出机主喂料斗，通过双螺杆挤出机挤出造粒。
双螺杆挤出机的转速为550r/min，温度为220～270℃。所得的含有 PCR-PET薄膜材料的PET复合材料性能见表2。
实施例3～5
实施例3～5分别按表1称取原料后，按照实施例1的方法制备得到含有 PCR-PET薄膜材料的PET复合材料，所得的含有PCR-PET薄膜材料的PET 复合材料性能见表2。
对比例1～5
对比例1～5分别按照表3称取原料后，按照实施例1的方法制备得到改性 PET复合材料。所得的改性PET复合材料检测结果见表4。
表1实施例1至实施例5中含有PCR-PET薄膜材料的PET复合材料的组成
表2实施例1至实施例5性能检测
表3对比例1至对比例6PET复合材料的组成
表4对比例1至对比例6性能检测
通过对比例1与实施例1比较可以看出，添加Nav101成核剂，可以改善 PET复合材料的结晶性能，结晶峰峰温从202.8℃提升到215.4℃，材料的热变形温度从226.2℃提升到240.8℃。
通过对比例2，对比例3和实施例2比较可以看出，PCR-PET薄膜材料的加入可以改善PET复合材料的结晶性能，且随着PCR-PET薄膜材料含量的增加，PET复合材料的结晶峰峰温和热变形温度都进一步提升。
通过对比例4，对比例5与实施例5比较可以看出，PET黏度对PET复合材料的结晶峰峰温和热变形稳定性影响很大。YS-Y01的黏度最大，分子链段更长，分子链定向排列的难度最大，导致材料结晶性能下降。
通过对比例6与实施例5比较可以看出，PET黏度过低，虽然PET复合材料的结晶峰温进一步提升，但其热变形温度和机械性能呈现明显下降。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种含有PCR-PET薄膜材料的PET复合材料，其特征在于，以重量百分比计算，包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的含有PCR-PET薄膜材料的PET复合材料，其特征在于：所述PCR-PET薄膜材料，为消费后PET薄膜重新挤出造粒，特性粘度为0.55～0.65dl/g。
3.根据权利要求1所述的含有PCR-PET薄膜材料的PET复合材料，其特征在于：所述PET的特性粘度为0.68～0.82dl/g。
4.根据权利要求1所述的含有PCR-PET薄膜材料的PET复合材料，其特征在于：所述玻纤为无碱玻璃纤维，且单丝直径为7～11μm，短切长度为3～4mm。
5.根据权利要求1所述的含有PCR-PET薄膜材料的PET复合材料，其特征在于：所述增韧剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物。
6.根据权利要求1所述的含有PCR-PET薄膜材料的PET复合材料，其特征在于：所述成核剂为长链线性饱和羧酸钠盐。
7.根据权利要求1所述的含有PCR-PET薄膜材料的PET复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为受阻酚和亚磷酸酯按任意比例组成的复配抗氧体系。
8.根据权利要求1所述的含有PCR-PET薄膜材料的PET复合材料，其特征在于：所述润滑剂为硅酮粉。
9.一种含有PCR-PET薄膜材料的PET复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
以重量百分比计，将45～75％PCR-PET薄膜材料、0～30％PET、2～4％增韧剂、0～0.5％成核剂、0.4～0.6％抗氧剂和0.4～0.6％润滑剂混合，将混合后的物料加入挤出机主喂料斗，在侧喂料加入20～40％玻纤，通过双螺杆挤出机挤出造粒，制得含有PCR-PET薄膜材料的PET复合材料；
所述混合时间为3～5min；所述双螺杆挤出机的转速为350～550r/min，温度为220～270℃。
10.根据权利要求1至8任一项所述的含有PCR-PET薄膜材料的PET复合材料在家电领域中的应用。
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