CN116589665A - 一种高耐磨性再生共聚酯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高耐磨性再生共聚酯的制备方法,其组分按照质量百分数配比为:废弃PET60‑90%、废弃PBT10‑40%、耐磨助剂1‑5%、缩聚催化剂1‑5%。本发明使用解聚液分别将废弃PET和废弃PBT解聚成低聚物,再将低聚物和耐磨助剂加入到真空缩聚反应釜内共聚,最后挤出造粒。PBT作为共聚酯的柔性链段,降低了PET的结晶度,使制得的共聚酯在原有性能上大大提升了耐磨性能、冲击强度和断裂伸长率,而且具有良好的耐蠕变、抗疲劳、制备简单和低成本的优点,为废弃聚酯回收利用提供新的方法,本发明可应用于户外服装、电源组插座壳体、电动工具、体育用品等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种高耐磨性再生共聚酯的制备方法,属于聚酯循环利用技术领域。
背景技术
随着人类生活的丰富和社会科技的快速发展,聚酯产品成为社会活动中不可或缺的一员。聚酯成本低廉,并且具有优异的抗拉强度、耐化学性、透明度、加工性和热稳定性等优质性能,因此,被广泛应用于纤维、包装、容器、建筑材料等领域中。然而聚酯废弃后在自然界中不易降解,传统上将废弃聚酯收集、分类、清洗、粉碎、净化后熔融纺丝。通过此法生产的再生聚酯产品主要是低端的棉型、填充型聚酯短纤维,并没有实现聚酯废弃物的再生高质利用。
为了提高聚酯再生材料的品质甚至赋予其一定的特殊功能,实现聚酯的高值再生利用。如申请号为CN105088410A的中国专利公开了一种PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)-再生PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)改性弹丝的制备工艺,该发明将PBT与再生PET通过双螺杆挤出机进行共混,在其中加入改性粒子,使制得的再生PET改性弹丝弹性优良,机械性能好。但是PBT-再生PET在共混时受热其分子链容易发生断裂,导致分子量大幅降低,使其存在特性黏度系数低、流动性差、脱模困难、制品冲击性能差等缺陷。又如申请号为CN110685037A的中国专利公开了高强耐磨型拉链单丝及其生产方法,该拉链单丝为皮芯型纤维,其中皮层成分是PA6,芯层成分是再生PET。采用主、副二个螺杆挤出机分别将皮成分、芯成分挤出,再经复合纺丝箱体纺丝成产品。具有制备方法简便,产品耐磨性能较好的优点。但是该产品皮层和芯层紧密性不强,并且通过螺杆挤出一定程度上破坏了PA6和PET的原有性能。现有专利主要将再生聚酯与其他改性材料通过熔融共混制得高质再生产品,但是熔融共混容易降低原材料的分子量,使其分子结构发生改变,共熔体特性粘度降低。
PBT分子为线性规整结构,重复单元中既存在有柔性脂肪链,同时还存在刚性苯环和极性酯基。PBT具备良好的耐溶剂性、低吸水性、耐磨性和电绝缘性等。目前国内外尚无利用废弃PET和废弃PBT解聚后的低聚体进行重聚合,为此,设计了一种高耐磨性再生共聚酯的制备方法,该方法有效结合了PBT和PET各自的优点,提升了再生聚酯产品的耐磨性、抗蠕变性、抗冲击强度等性能,具有现实意义和良好应用前景。
发明内容
为了解决如何有效结合废弃PET和废弃PBT各自的优点,提升再生聚酯的机械性能,本发明提供一种高耐磨性再生共聚酯的制备方法,所述的高耐磨性再生共聚酯是将废弃PET、废弃PBT使用解聚液在反应釜中分别解聚成低聚体,再将低聚体和耐磨助剂投入到真空缩聚反应釜内经过减压共缩聚制得。PBT具备良好的耐溶剂性、低吸水性、耐磨性和电绝缘性,与PET低聚体共聚后作为PET的柔性链段,从而使得到的再生共聚酯兼具了两者的优点。MoS2和SiO2的复合物作为耐磨助剂,能够增强再生共聚酯的耐磨性能,并且能够增强再生共聚酯熔体在反应釜中的流动性,提高再生共聚酯的透明度。按重量百分数配比,含有:废弃PET60-90%、废弃PBT10-40%、耐磨助剂1-5%、缩聚催化剂1-5%。通过本方法制备得到的高耐磨性再生共聚酯具有耐磨性能优良、抗冲击强度大和耐蠕变性高等优点。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。所述的高耐磨性再生共聚酯的制备方法,包括如下步骤:
(1)将废弃PET和废弃PBT分别投入到解聚反应釜中,加入解聚液和解聚催化剂,得到PET和PBT低聚体。
(2)将步骤(1)中的低聚体投入到真空缩聚反应釜中,加入缩聚催化剂和耐磨助剂,减压缩聚5-8h后,得到PET—PBT共聚酯。
(3)将步骤(2)中的共聚酯挤出、冷却、造粒。
作为优选,步骤一中所述废弃PET和废弃PBT经回收、分拣、破碎、再清洗、干燥。其中PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯,PBT为聚对苯二甲酸丁二醇酯。
作为优选,步骤一中所述解聚液为乙二醇和1,4-丁二醇。
作为优选,步骤一中所述废弃PET和废弃PBT解聚催化剂为醋酸锌。
作为优选,解聚反应釜反应温度为180-200℃,反应时间0.5-2h。
作为优选,步骤二中所述缩聚催化剂为Sb2O3。
作为优选,步骤二中所述耐磨助剂为MoS2(二硫化钼)、SiO2(二氧化硅)、TAF(富马酸替诺福韦艾拉酚胺)中的一种或者混合物。
作为优选,真空反应釜反应温度为270-295℃,真空度为70-100Pa。
有益效果
1、本发明制备的高耐磨性再生共聚酯具有耐磨性能优良、抗冲击强度高、耐蠕变性能好等优点。
2、本发明制备的高耐磨性再生共聚酯大大促进了废弃PET和废弃PBT回收利用。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外,基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高耐磨性再生共聚酯的制备方法,具体步骤如下:
将按照质量百分数60%废弃PET、30%废弃PBT配比经回收、分拣、破碎、再清洗、干燥后分别投入解聚反应釜中,将解聚液乙二醇和丁二醇按照和废弃聚酯质量比1:1投入到解聚反应釜中,并在反应釜中加入质量分数5%的催化剂醋酸锌,设置解聚反应釜反应温度为190℃,反应时间0.5h后,得到废弃PET和废弃PBT的低聚体。再将PET和PBT低聚体和质量分数5%的催化剂Sb2O3和质量分数5%耐磨助剂MoS2和SiO2的复合物投入到真空缩聚反应釜中,设置反应温度250℃、真空度70pa,减压缩聚5h后挤出冷却造粒,制得高耐磨性共聚酯。
实施例2
一种高耐磨性再生共聚酯的制备方法,具体步骤如下:
将按照质量百分数70%废弃PET、15%废弃PBT配比经回收、分拣、破碎、再清洗、干燥后分别投入解聚反应釜中,将解聚液乙二醇和丁二醇按照和废弃聚酯质量比1:1投入到解聚反应釜中,并在反应釜中加入质量分数5%的催化剂醋酸锌,设置解聚反应釜反应温度为190℃,反应时间0.5h后,得到废弃PET和废弃PBT的低聚体。再将PET和PBT低聚体和质量分数5%的催化剂Sb2O3和质量分数5%的耐磨助剂MoS2和SiO2的复合物投入到真空缩聚反应釜中,设置反应温度250℃、真空度70pa,减压缩聚5h后挤出冷却造粒,制得高耐磨性共聚酯。
实施例3
一种高耐磨性再生共聚酯的制备方法,具体步骤如下:
将按照质量百分数80%废弃PET、10%废弃PBT配比经回收、分拣、破碎、再清洗、干燥后分别投入解聚反应釜中,将解聚液乙二醇和丁二醇按照和废弃聚酯质量比1:1投入到解聚反应釜中,并在反应釜中加入质量分数5%的催化剂醋酸锌,设置解聚反应釜反应温度为190℃,反应时间0.5h后,得到废弃PET和废弃PBT的低聚体。再将PET和PBT低聚体和质量分数5%的催化剂Sb2O3和质量分数5%的耐磨助剂MoS2和SiO2的复合物投入到真空缩聚反应釜中,设置反应温度250℃、真空度70pa,减压缩聚5h后挤出冷却造粒,制得高耐磨性共聚酯。
实施例4
一种高耐磨性再生共聚酯的制备方法,具体步骤如下:
将按照质量百分数70%废弃PET、22%废弃PBT配比经回收、分拣、破碎、再清洗、干燥后分别投入解聚反应釜中,将解聚液乙二醇和丁二醇按照和废弃聚酯质量比1:1投入到解聚反应釜中,并在反应釜中加入质量分数5%的催化剂醋酸锌,设置解聚反应釜反应温度为190℃,反应时间0.5h后,得到废弃PET和废弃PBT的低聚体。再将PET和PBT低聚体和质量分数5%的催化剂Sb2O3和质量分数3%耐磨助剂MoS2和SiO2的复合物投入到真空缩聚反应釜中,设置反应温度250℃、真空度70pa,减压缩聚5h后挤出冷却造粒,制得高耐磨性共聚酯。
实施例5
一种高耐磨性再生共聚酯的制备方法,具体步骤如下:
将按照质量百分数70%废弃PET、21%废弃PBT配比经回收、分拣、破碎、再清洗、干燥后分别投入解聚反应釜中,将解聚液乙二醇和丁二醇按照和废弃聚酯质量比1:1投入到解聚反应釜中,并在反应釜中加入质量分数5%的催化剂醋酸锌,设置解聚反应釜反应温度为190℃,反应时间0.5h后,得到废弃PET和废弃PBT的低聚体。再将PET和PBT低聚体和质量分数5%的催化剂Sb2O3和质量分分数4%耐磨助剂MoS2和SiO2的复合物投入到真空缩聚反应釜中,设置反应温度250℃、真空度70pa,减压缩聚5h后挤出冷却造粒,制得高耐磨性共聚酯。
实施例6
一种高耐磨性再生共聚酯的制备方法,具体步骤如下:
将按照质量百分数70%废弃PET、23%废弃PBT配比经回收、分拣、破碎、再清洗、干燥后分别投入解聚反应釜中,将解聚液乙二醇和丁二醇按照和废弃聚酯质量比1:1投入到解聚反应釜中,并在反应釜中加入质量分数5%的催化剂醋酸锌,设置解聚反应釜反应温度为190℃,反应时间0.5h后,得到废弃PET和废弃PBT的低聚体。再将PET和PBT低聚体和质量分数5%的催化剂Sb2O3和质量分数2%耐磨助剂MoS2和SiO2的复合物投入到真空缩聚反应釜中,设置反应温度250℃、真空度70pa,减压缩聚5h后挤出冷却造粒,制得高耐磨性共聚酯。
实施例7
一种高耐磨性再生共聚酯的制备方法,具体步骤如下:
将按照质量百分数60%废弃PET、27%废弃PBT配比经回收、分拣、破碎、再清洗、干燥后分别投入解聚反应釜中,将解聚液乙二醇和丁二醇按照和废弃聚酯质量比1:1投入到解聚反应釜中,并在反应釜中加入质量分数5%的催化剂醋酸锌,设置解聚反应釜反应温度为190℃,反应时间0.5h后,得到废弃PET和废弃PBT的低聚体。再将PET和PBT低聚体和质量分数5%的催化剂Sb2O3和质量分数8%的耐磨助剂MoS2和SiO2的复合物投入到真空缩聚反应釜中,设置反应温度250℃、真空度70pa,减压缩聚5h后挤出冷却造粒,制得高耐磨性共聚酯。
实施例8
一种高耐磨性再生共聚酯的制备方法,具体步骤如下:
将按照质量百分数70%废弃PET、19%废弃PBT配比经回收、分拣、破碎、再清洗、干燥后分别投入解聚反应釜中,将解聚液乙二醇和丁二醇按照和废弃聚酯质量比1:1投入到解聚反应釜中,并在反应釜中加入质量分数5%的催化剂醋酸锌,设置解聚反应釜反应温度为190℃,反应时间0.5h后,得到废弃PET和废弃PBT的低聚体。再将PET和PBT低聚体和质量分数5%的催化剂Sb2O3和质量分数6%的耐磨助剂MoS2和SiO2的复合物投入到真空缩聚反应釜中,设置反应温度250℃、真空度70pa,减压缩聚5h后挤出冷却造粒,制得高耐磨性共聚酯。
上述实施例1-8所得再生共聚酯,经过纺丝工艺,可得下表所示丝质性能。纺丝温度:275℃,环吹风温度:25℃,环吹风风速:0.6m/min,拉伸温度:150℃,热定型温度:130℃;卷绕的速度:4000m/min。
性能 | 拉伸强度(MPa) | 断裂伸长率% |
实施例1 | 180 | 3.2 |
实施例2 | 180 | 3.4 |
实施例3 | 180 | 3.4 |
实施例4 | 200 | 3.5 |
实施例5 | 200 | 3.6 |
实施例6 | 200 | 3.6 |
实施例7 | 220 | 4.0 |
实施例8 | 220 | 4.2 |
Claims (7)
1.一种高耐磨性再生共聚酯的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将废弃PET和废弃PBT分别投入解聚反应釜中,加入解聚液和解聚催化剂,得到PET和PBT低聚体混合物;
按照质量百分数配比为:废弃PET60-90%、废弃PBT10-40%;解聚催化剂占低聚体混合物的质量比为1-5%;解聚液为乙二醇、或1,4-丁二醇中的一种或两种混合液;
(2)将步骤(1)中的低聚体混合物投入真空缩聚反应釜中,加入缩聚催化剂和耐磨助剂,减压缩聚5-8h后,得到PET—PBT共聚酯;缩聚催化剂占低聚体混合物的质量比为1-5%;
(3)将步骤(2)中的共聚酯挤出、冷却、造粒。
2.根据权利要求1所述的一种高耐磨性再生共聚酯的制备方法,其特征在于:所述废弃PET和废弃PBT经回收、分拣、破碎、再清洗、干燥后使用。
3.根据权利要求1所述的一种高耐磨性再生共聚酯的制备方法,其特征在于:所述解聚催化剂为醋酸锌。
4.根据权利要求1所述的一种高耐磨性再生共聚酯的制备方法,其特征在于:所述解聚反应釜反应温度为180-200℃,反应时间0.5-2h。
5.根据权利要求1所述的一种高耐磨性再生共聚酯的制备方法,其特征在于:所述的缩聚催化剂为Sb2O3。
6.根据权利要求1所述的一种高耐磨性再生共聚酯的制备方法,其特征在于:所述的耐磨助剂为MoS2、SiO2、或TAF中的一种或者混合物。
7.根据权利要求1所述的一种高耐磨性再生共聚酯的制备方法,其特征在于:所述的真空反应釜反应温度为270-295℃,真空度为70-100Pa。
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