CN117487330A - Pet复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种PET复合材料及其制备方法和应用，所述PET复合材料包括以下质量份数的原料：聚对苯二甲酸乙二醇酯35～50份、抗氧化剂0.5～4份、玻璃纤维25～40份、润滑剂1.0～3.5份、改性助剂0.1～0.4份，所述改性助剂包括小分子量聚丙烯、环氧树脂和引发剂，改性助剂的添加提高了PET阻燃材料的阻燃性能，且对材料性能影响较小，且改性助剂中各组分在PET复合材料造粒过程中，能与PET片材相容性较好，与PET片材形成连续相，因此，可以减少造粒过程中的“团聚”，从而提高PET片材的品质，同时，改性助剂还会有柔性基团生成，在体系中起到促进剂的作用，可以提高PET的结晶速率，从而提高其阻燃性能，因此，可以实现不仅提高了阻燃性，而且还兼顾了PET力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及化工材料技术领域，特别涉及一种PET复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
聚对苯二甲酸乙二醇酯是一种结晶性材料，简称为PET，为苯环结构，在实际生产应用中，制品透明度高、阻燃性好，加工容易，PET具有极高的透明性，较强的物理机械性能够、成型效果极佳且成本较低，故应用非常广泛，主要应用生产日常生活中的塑料包装材料，食品包装、玩具包装、化妆品瓶、矿泉水瓶等，因此对PET的阻燃性要求也不断提高，但是进一步地提高阻燃性的同时，在生产加工过程中通常会添加一些助剂，使得造粒过程中发生“团聚”，形成团聚体，在后续的加工中难以分散，最终会出现色母团聚、异物或气泡在PET片材上，影响了PET片材的品质。
因此，获得阻燃性高且片材质量好的PET片材是目前难以兼得的，因此亟需开发一种新材料。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种PET复合材料及其制备方法和应用，旨在提供一种能够阻燃性好且兼顾制品的品质的PET复合材料。
为实现上述目的，本发明提出一种PET复合材料，所述PET复合材料包括以下质量份数的原料：PET 35～50份、抗氧化剂0.5～4份、玻璃纤维25～40份、润滑剂1.0～3.5份、改性助剂0.1～0.4份，其中，所述改性助剂包括小分子量聚丙烯、环氧树脂和引发剂。
可选地，所述改性助剂中：所述小分子量聚丙烯、所述环氧树脂和所述引发剂的质量比为(1～3)：(6～8)：(1～2)。
可选地，所述引发剂包括过氧化二苯甲酰、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、异丙苯过氧化氢的至少一种。
可选地，所述所述抗氧化剂包括抗氧剂168和抗氧剂1010的至少一种。
可选地，所述玻璃纤维包括无碱玻璃纤维。
可选地，所述润滑剂包括滑石粉，所述滑石粉的粒径为2～8μm。
本发明还提出一种如上文所述的PET复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S10、将聚对苯二甲酸乙二醇酯与润滑剂、抗氧化剂、搅拌混合，得第一混合物料；
S20、所述改性助剂溶解于溶剂中，加热处理后与所述第一混合物料混合，得第二混合物料，所述改性助剂包括小分子量聚丙烯、环氧树脂和引发剂；
S30、将所述第二混合物料加入玻璃纤维挤出造粒，得PET复合材料。
可选地，步骤S10中，搅拌混合时间为5～15Min。
可选地，在步骤S20中，所述加热处理的温度为70～90℃；和/或，
在步骤S30中，所述挤出造粒的挤出温度为245～260℃。
本发明还提出一种塑料制品，所述塑料制品的原料采用如上述的的PET复合材料或采用上述PET复合材料的制备方法制得的PET复合材料。
本发明的技术方案中，改性助剂中，小分子聚丙烯酸与环氧树脂发生反应，得到的改性树脂不仅纯化度好，还能与PET片材原料相容性好，因此造粒的过程中，能在PET片材上可以形成连续相，使得该改性树脂可以在片材中分散开，减少造粒过程中的团聚现象，避免后续可能出现的断裂等问题，从而提高了PET片材的品质，也即提高了力学性能，同时，改性后的小分子聚丙烯酸，不仅带有端基的大分子生成，同时，而且还有柔性基团生成，在体系中起到促进剂的作用，可以提高PET的结晶速率，有效降低了PET结晶温度，从而提高其阻燃性能；通过添加玻璃纤维，进一步对材料进行增强改性，使其具有良好的强度；润滑剂能与玻璃纤维协同作用，形成作用力，使得分子间连接更加紧密，提高了PET阻燃材料的韧性，本发明提出的PET改性材料，不仅提高了阻燃性，而且还兼顾了PET力学性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明提供的PET复合材料的制备方法的一实施例的流程示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
聚对苯二甲酸乙二醇酯是一种结晶性材料，简称为PET，为苯环结构，在实际生产应用中，制品透明度高、阻燃性好，加工容易，PET具有极高的透明性，较强的物理机械性能够、成型效果极佳且成本较低，故应用非常广泛，主要应用生产日常生活中的塑料包装材料，食品包装、玩具包装、化妆品瓶、矿泉水瓶等，因此对PET的阻燃性要求也不断提高，但是进一步地提高阻燃性的同时，在生产加工过程中通常会添加一些助剂，使得造粒过程中发生“团聚”，形成团聚体，在后续的加工中难以分散，最终会出现色母团聚、异物或气泡在PET片材上，影响了PET片材的品质。
鉴于此，本发明提出一种PET复合材料，所述PET复合材料包括以下质量份数的原料：聚对苯二甲酸乙二醇酯35～50份、抗氧化剂0.5～4份、玻璃纤维25～40份、润滑剂1.0～3.5份、改性助剂0.1～0.4份，其中，所述改性助剂包括小分子量聚丙烯、环氧树脂和引发剂。
本发明的技术方案中，改性助剂中，小分子聚丙烯酸与环氧树脂发生反应，得到的改性树脂不仅纯化度好，还能与PET片材原料相容性好，因此造粒的过程中，能在PET片材上可以形成连续相，使得该改性树脂可以在片材中分散开，减少造粒过程中的团聚现象，避免后续可能出现的断裂等问题，从而提高了PET片材的品质，也即提高了力学性能，同时，改性后的小分子聚丙烯酸，不仅带有端基的大分子生成，同时，而且还有柔性基团生成，在体系中起到促进剂的作用，可以提高PET的结晶速率，有效降低了PET结晶温度，从而提高其阻燃性能；通过添加玻璃纤维，进一步对材料进行增强改性，使其具有良好的强度；润滑剂能与玻璃纤维协同作用，形成作用力，使得分子间连接更加紧密，提高了PET阻燃材料的韧性，本发明提出的PET改性材料，不仅提高了其阻燃性，而且还兼顾了PET力学性能，提高了拉伸强度和断裂伸长率，使得制备得到的PET材料韧性也更好。
进一步地，本实施例中，所述改性助剂中：所述小分子量聚丙烯、所述环氧树脂和所述引发剂的质量比为(1～3)：(6～8)：(1～2)。
在本实施例中，改性助剂的各组分中，在该范围内，使得最后得到的改性树脂不仅纯度好，改性效果好的同时且充分反应。
在一些实施例中，所述引发剂包括过氧化二苯甲酰、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、异丙苯过氧化氢中的至少一种。
可以理解，所述引发剂可以为过氧化二苯甲酰、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯及异丙苯过氧化氢中的一种，也可以为任意两种的组合，还可为三种的组合，采用有过氧化物引发剂，使得小分子量聚丙烯与环氧树脂之间的反应活性提高，提高反应效率。
进一步地，本实施例中，所述抗氧化剂包括抗氧剂168和抗氧剂1010的至少一种，所述抗氧化剂可以为抗氧剂168和抗氧剂1010中的任一种，也可以为任意两种的组合，有助于延长PET材料的使用寿命。
所述玻璃纤维包括无碱玻璃纤维，所述玻璃纤维为表面经硅烷偶联剂处理的无碱玻璃纤维，能与PET材料中的无机材料之间形成作用力，使得分子间连接更加紧密，提高了PET阻燃材料的韧性。
进一步地，所述润滑剂包括滑石粉，所述滑石粉的粒径为2～8μm，当滑石粉的粒径被控制在该范围内时，能够更好地起到润滑效果，且在一定程度上可以改善材料的强度。
本发明还提出一种如上文所述的PET复合材料的制备方法，所述PET复合材料的制备方法如附图1所示，包括以下步骤：
S10、将聚对苯二甲酸乙二醇酯与润滑剂、抗氧化剂、搅拌混合，得第一混合物料；
S20、所述改性助剂溶解于溶剂中，加热处理后与所述第一混合物料混合，得第二混合物料，所述改性助剂包括小分子量聚丙烯、环氧树脂和引发剂；
S30、将所述第二混合物料加入玻璃纤维挤出造粒，得PET复合材料。
具体地，本实施例的操作步骤为:将聚对苯二甲酸乙二醇酯与润滑剂、抗氧化剂、搅拌混合，第一混合物物料后，再与改性助剂混合加热得第二混合物物料，对第二混合物料加玻璃纤维造粒得PET复合材料，该制备方法简单，易操作，生产成本低，同时将所述改性助剂溶于溶剂中，便于改性助剂与第一混合物料的混合使用，而加热处理可以使得混合后反应充分。
进一步地，步骤S10中，搅拌混合时间为5～15Min，例如，可以是5Min、10Min或15Min，优选10Min，在此范围内，使得混合充分且提高了反应速率。
步骤S10的操作步骤为：将聚对苯二甲酸乙二醇酯与润滑剂、抗氧化剂、搅拌5～15Min后，得第一混合物料。
步骤S20、所述改性助剂溶解于溶剂中，加热处理后与所述第一混合物料混合，得第二混合物料；
进一步地，所述加热处理的温度为70～90℃，在此温度范围内，反应改性助剂于第一混合物的反应效果最好。
具体地，步骤S20的操作步骤为：将75～95份环氧树脂溶解于溶剂中，在70～90℃、惰性气体保护下，慢慢加入小分子量聚丙烯和引发剂，直至反应完全。
S30、将所述第二混合物料加入玻璃纤维挤出造粒，得PET复合材料。
具体地，步骤S30中，将所述第二混合物料置于挤出机中，从所述挤出机的加纤口加入玻璃纤维，挤出造粒得PET复合材料。
进一步地，所述挤出造粒的挤出温度为250～270℃，例如250℃、255℃、260℃、270℃等，上述温度范围，可以制得造粒均匀，物质分散均匀，从而获得性能稳定的PET复合材料。
本发明还提出一种塑料制品，所述塑料制品的原料采用如上述提到的PET复合材料或采用如上述的制备方法制得的PET复合材料，同时也具备了上述PET复合材料的全部有益效果，在此不再一一赘述。
以下结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
表1实施例1～4和对比例1～3中所述PET复合材料的各组分参数
表2实施例1～4和对比例1～3中所述改性助剂的各组分参数
实施例1
一种PET复合材料，包括以下质量份数的原料：聚对苯二甲酸乙二醇酯40份、抗氧剂168 3份、无碱玻璃纤维30份、滑石粉2份、改性助剂0.3份，其中，改性助剂中包括以下质量比的原料，小分子量聚丙烯、环氧树脂和过氧化二苯甲酰的质量比为1:6:1。
实施例2
一种PET复合材料，包括以下质量份数的原料：聚对苯二甲酸乙二醇酯35份、抗氧剂1010 0.5份、无碱玻璃纤维25份、滑石粉1.0份、改性助剂0.1份，其中，改性助剂中包括以下质量比的原料，小分子量聚丙烯、环氧树脂和过氧化二苯甲酰的质量比为1:8:2。
实施例3
一种PET复合材料，包括以下质量份数的原料：聚对苯二甲酸乙二醇酯50份、抗氧剂1010 4份、无碱玻璃纤维40份、滑石粉3.5份、改性助剂0.4份，其中，改性助剂中包括以下质量比的原料，小分子量聚丙烯、环氧树脂和过氧化二苯甲酰的质量比为3:6:1。
实施例4
一种PET复合材料，包括以下质量份数的原料：聚对苯二甲酸乙二醇酯50份、抗氧剂1010 4份、无碱玻璃纤维40份、滑石粉3.5份、改性助剂0.4份，其中，改性助剂中包括以下质量比的原料，小分子量聚丙烯、环氧树脂和过氧化二苯甲酰的质量比为2:7:1.5。
实施例5
一种PET复合材料的制备方法：
S10、将聚对苯二甲酸乙二醇酯与润滑剂、抗氧化剂、搅拌混合15Min，得第一混合物料；
S20、所述改性助剂溶解于溶剂中，70℃加热处理后与所述第一混合物料混合，得第二混合物料；
S30、将所述第二混合物料加入玻璃纤维250℃挤出造粒，得PET复合材料。
实施例6
一种PET复合材料的制备方法：
S10、将聚对苯二甲酸乙二醇酯与润滑剂、抗氧化剂、搅拌混合10Min，得第一混合物料；
S20、所述改性助剂溶解于溶剂中，80℃加热处理后与所述第一混合物料混合，得第二混合物料；
S30、将所述第二混合物料加入玻璃纤维260℃挤出造粒，得PET复合材料。
实施例7
一种PET复合材料的制备方法：
S10、将聚对苯二甲酸乙二醇酯与润滑剂、抗氧化剂、搅拌混合5Min，得第一混合物料；
S20、所述改性助剂溶解于溶剂中，90℃加热处理后与所述第一混合物料混合，得第二混合物料；
S30、将所述第二混合物料加入玻璃纤维270℃挤出造粒，得PET复合材料。
对比例1
除原料中不添加改性助剂中的小分子量聚丙烯以外，其余组分与实施例1相同。
对比例2
除原料中不添加改性助剂中的环氧树脂以外，其余组分与实施例1相同。
对比例3
除原料中不添加改性助剂中的引发剂以外，其余组分与实施例1相同。
性能测试
对各实施例及对比例的PET复合材料，做性能测试，其中，阻燃性能按照UL-94标准进行测试，料阻燃等级由HB，V-2，V-1向V-0逐级递增:
1、HB:UL94标准中最低的阻燃等级。要求对于3到13毫米厚的样品，燃烧速度小于40毫米每分钟；小于3毫米厚的样品，燃烧速度小于70毫米每分钟；或者在100毫米的标志前熄灭。
2、V-2：对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在60秒内熄灭。可以有燃烧物掉下。
3、V-1：对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在60秒内熄灭。不能有燃烧物掉下。
4、V-0：对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在30秒内熄灭。不能有燃烧物掉下，测试结果如表1所示。
表3：各实施例与对比例的性能测试结果
请参阅表1，实施例的拉伸强度与断裂伸长率均高于对比例，说明了改性助剂的添加，由于改性助剂加入后，改性助剂过程中获得的改性树脂，纯化度好，能与PET片材原料相容性好，后续能在PET片材上可以形成连续相，使得该改性树脂可以在片材中分散开，减少造粒过程中的团聚现象，提高了力学性能对PET材料的拉伸强度和拉伸伸长率，也避免后续可能出现的断裂等问题，从而提高了PET片材的品质和阻燃性。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种PET复合材料，其特征在于，包括以下质量份数的原料：聚对苯二甲酸乙二醇酯35～50份、抗氧化剂0.5～4份、玻璃纤维25～40份、润滑剂1.0～3.5份、改性助剂0.1～0.4份，其中，所述改性助剂包括小分子量聚丙烯、环氧树脂和引发剂。
2.如权利要求1所述的PET复合材料，其特征在于，所述改性助剂中：所述小分子量聚丙烯、所述环氧树脂和所述引发剂的质量比为(1～3)：(6～8)：(1～2)。
3.如权利要求2所述的PET复合材料，其特征在于，所述引发剂包括过氧化二苯甲酰、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、异丙苯过氧化氢中的至少一种。
4.如权利要求1所述的PET复合材料，其特征在于，所述抗氧化剂包括抗氧剂168和抗氧剂1010的至少一种。
5.如权利要求4所述的PET复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维包括无碱玻璃纤维。
6.如权利要求1所述的PET复合材料，其特征在于，所述润滑剂包括滑石粉，所述滑石粉的粒径为2～8μm。
7.一种如权利要求1至6任意一项所述的PET复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10、将聚对苯二甲酸乙二醇酯与润滑剂、抗氧化剂、搅拌混合，得第一混合物料；
S20、所述改性助剂溶解于溶剂中，加热处理后与所述第一混合物料混合，得第二混合物料，所述改性助剂包括小分子量聚丙烯、环氧树脂和引发剂；
S30、将所述第二混合物料加入玻璃纤维挤出造粒，得PET复合材料。
8.如权利要求7所述的PET复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S10中，搅拌混合时间为5～15Min。
9.如权利要求8所述的PET复合材料的制备方法，其特征在于，
在步骤S20中，所述加热处理的温度为70～90℃；和/或，
在步骤S30中，所述挤出造粒的挤出温度为250～270℃。
10.一种塑料制品，其特征在于，所述塑料制品的原料采用如权利要求1～6的PET复合材料或采用如权利要求7～9的PET复合材料的制备方法制得的PET复合材料。
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