CN1887958A - 以回收pet树脂为基体的环保型阻燃增强复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了以回收PET树脂为基体的环保型阻燃增强复合材料，旨在提供一种低翘曲性能、良好性能、低廉价格、在工程上广泛应用的，满足我国电子电器行业对高性能PET工程塑料需要的，上述复合材料。该复合材料，其特征在于：它是由以下重量％的成分制成的：50－60％的回收PET树脂，8－12％环保型阻燃剂，4－6％无机填料，4－6％乙烯共聚物，4－6％聚酯弹性体，4－6％结晶促进剂，14－16％玻璃纤维，0.2－0.4％成核剂，0.3－0.6％复配型抗氧剂，0.3－0.6％偶联剂，0.2－0.4％扩链剂。如以上所述的以回收PET树脂为基体的环保型阻燃增强复合材料的具体制备方法：是将以上各组分混合均匀，通过同向双螺杆挤出机熔融共混制成。
Description
技术领域
本发明涉及到环保型阻燃增强复合材料，更具体地说，涉及到使用在电子、电器、机械领域，可用于制造许多精密塑料部件，电脑风扇扇框、扇叶，电子插接件，空气清新机电极支撑结构、暖风机出口等处的以回收PET树脂为基体的环保型阻燃增强复合材料。
背景技术
PET树脂是工程塑料之一，化学名称为聚对苯二甲酸乙二醇酯或对苯二甲酸乙二醇聚酯，(以下简称PET树脂)PET树脂被广泛用来生产PET瓶，这些PET瓶的大量废弃，造成了严重的环境污染，美国、日本和欧洲等发达国家对PET树脂回收利用进行了许多研究和开发，但PET树脂的最大缺点是结晶速度慢，结晶温度高，加工成型条件苛刻，受环境影响大。现有技术关于PET树脂回收利用，方法也很多，有的将废PET树脂料粉碎后直接加在新料中使用；有的在废料PET树脂中加进改性剂共混改性；有的用醇解、酸解、水解等方法分解成PET树脂单体，再重新缩合或直接回收单体；有的做燃料。这样在国外就形成了用共混法制造改性材料、再生纺丝和用解聚法制造有机原料的多种PET树脂回收体系。但是将回收PET树脂制成环保型阻燃增强复合材料，并应用到工程上未见详细报导。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺点，提供一种利用增粘技术、增强增韧技术、快速结晶技术、无卤阻燃技术等技术手段，使回收PET树脂在工程上得到应用，并使制成的阻燃增强复合材料具有低翘曲性能、良好的性能、低廉的价格、在工程上广泛应用的，满足我国电子电器行业对高性能PET树脂工程塑料需要的，以回收PET树脂为基体的环保型阻燃增强复合材料。
本发明的环保型阻燃增强复合材料，通过下述技术方案予以实现。
一种以回收PET树脂为基体的环保型阻燃增强复合材料，其特征在于：该增强复合材料是由以下重量％的成分制成的：
(a)50-60％的回收PET树脂，(b)8-12％环保型阻燃剂，(c)4-6％无机填料，(d)4-6％乙烯共聚物，(e)4-6％聚酯弹性体，(f)4-6％结晶促进剂，(g)14-16％玻璃纤维，(h)0.2-0.4％成核剂，(i)0.3-0.6％复配型抗氧剂，(j)0.3-0.6％偶联剂，(k)0.2-0.4％扩链剂。
如以上所述的以回收PET树脂为基体的环保型阻燃增强复合材料，其特征在于：该增强复合材料是由以下重量％的成分制成的：(a)53-57％的回收PET树脂，(b)9-11％环保型阻燃剂，(c)4.5-5.5％无机填料，(d)4.5-5.5％乙烯共聚物，(e)4.5-5.5％聚酯弹性体，(f)4.5-5.5％结晶促进剂，(g)14.5-1 5.5％玻璃纤维，(h)0.2-0.3％成核剂，(i)0.4-0.5％复配型抗氧剂，(j)0.4-0.5％偶联剂，(k)0.2-0.3％扩链剂。
如以上所述的以回收PET树脂为基体的环保型阻燃增强复合材料，其特征在于：该增强复合材料是由以下重量％的成分制成的：(a)55％的回收PET树脂，(b)10％环保型阻燃剂，(c)5％无机填料，(d)5％乙烯共聚物，(e)5％聚酯弹性体，(f)5％结晶促进剂，(g)14％玻璃纤维，(h)0.2％成核剂，(i)0.3％复配型抗氧剂，(j)0.3％偶联剂，(k)0.2％扩链剂。
如以上所述的以回收PET树脂为基体的环保型阻燃增强复合材料，其特征在于：上述回收PET树脂是指回收的PET瓶片破碎料，其特性粘度较低，导致加工性差，需要对树脂进行物理和化学增粘，选用的回收PET树脂其特性粘度较要求的PET树脂瓶片破碎料的特性粘度大0.6-0.8dL/g。其中“dL/g”为单位(特性粘度是高分子溶液特有的一种表征方法，是高分子极稀溶液流动难易与分子量之间的一种经验公式的量化)。
如以上所述的以回收PET树脂为基体的环保型阻燃增强复合材料，其特征在于：所述环保型阻燃剂是以磷类阻燃剂或红磷阻燃剂或微胶囊化红磷阻燃剂为主要成分的复配型阻燃剂，同时添加其他组分或其他物质：例如三聚氰胺、三聚氰胺磷酸盐和多聚磷酸酯，对其进行表面处理，所述表面处理是对磷类阻燃剂或红磷阻燃剂或微胶囊化红磷阻燃剂进行包覆处理或微胶囊化包覆处理。
磷类阻燃剂是一种性能优良的阻燃剂，具有高效、抑烟、低毒的阻燃效果，但是在实际应用中易吸潮、氧化、并放出剧毒气体，粉尘易爆炸，因此使用受到很大限制。为了解决上述弊端，对其进行表面处理，同时添加其他组分或其他物质，达到协同效果。
如以上所述的以回收PET树脂为基体的环保型阻燃增强复合材料，其特征在于：所述的无机填料为滑石粉、碳酸钙、玻璃微珠、云母中的任一种或它们的两种以上的组合物；所述的乙烯共聚物是一种乙烯与极性单体的共聚物：乙烯与丙烯酸酯共聚物和/或乙烯与醋酸乙烯酯的共聚物和/或其他乙烯共聚物。
如以上所述的以回收PET树脂为基体的环保型阻燃增强复合材料，其特征在于：所述的聚酯弹性体是硬度在30-50D的聚酯弹性体，该聚酯弹性体是一种聚酯-聚醚的共聚物；所述的结晶促进剂是一种PBT聚酯树脂，是一种与PET树脂具有很好相容性的聚酯树脂，该PBT聚酯树脂的化学名称为：聚对苯二甲酸丁二醇酯。
如以上所述的以回收PET树脂为基体的环保型阻燃增强复合材料，其特征在于：所述的玻璃纤维是一种钙铝硼硅酸盐型无碱无捻玻璃纤维或是一种钙铝硼硅酸盐型无碱玻璃纤维粗纱，单丝直径为10-14μm；所述的成核剂中的一种是由有机羧酸盐和无机成核剂复配的物质，上述无机成核剂是粒子直径1μm-5μm的滑石粉，上述的有机羧酸盐和无机成核剂具体配比为1-0.5∶1。
如以上所述的以回收PET树脂为基体的环保型阻燃增强复合材料，其特征在于：选用的抗氧剂种类为：主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂选自酚类或受阻酚类抗氧剂：1010，1076，辅抗氧剂选自亚磷酸酯类：168、TNPP，DSTP，上述酚类抗氧剂1010的化学名称为：四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；1076化学名称为：β(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇酯；亚磷酸酯类抗氧剂168化学名称为：亚磷酸三(2，4)-二叔丁基苯酯；TNPP化学名称为：亚磷酸三壬基苯酯，其结构式为[C9H19-C6H14-0]3P；DSTP化学名称为：硫代二丙酸十八酯。
如以上所述的以回收PET树脂为基体的环保型阻燃增强复合材料，其特征在于：所述的偶联剂是通式为：RSiX3：R的一种硅烷类透明液体，其化学名称为：γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷；所述扩链剂是一种环氧类物质。
在体系中填加部分无机填料可以使材料有良好的刚性和增加尺寸稳定性，降低制品收缩，提高熔体强度。选用的形状对称性好的无机填料。
上述乙烯共聚物是一种乙烯与极性单体的共聚物，类似于橡胶韧性的透明状颗粒，它和PET树脂有良好的相容性，可以很好的改善PET树脂的韧性。
该聚酯弹性体，与PET树脂具有无限相容性，增韧效果好。
如上所述，所述的结晶促进剂是一种PBT聚酯树脂，具有柔性的聚酯树脂为PET树脂结晶创造了便于分子松弛和重排的环境，特别是在冷结晶温度区，对PET树脂的成核起到了良好的促进作用。
通过添加一定量的玻璃纤维可以大幅度提高材料物理机械性能和耐热性能。
上述有机羧酸盐和无机成核剂复配使用所产生的协同作用，取得了良好的成核效果。
复配型抗氧剂使PET在加工过程中有良好的加工稳定性，避免色泽、性能发生变化，提供良好的热氧老化性能。
上述扩链剂是一种环氧类物质，该物质是目前国外一种新的专利产品，可使回收PET树脂的粘度大幅度提高，从而增强了熔融树脂的熔体强度，改善了PET树脂的加工性。
以上物质在化工商店均有出售，纯度均为工业纯。
一种如以上任一个所述的以回收PET树脂为基体的环保型阻燃增强复合材料的具体制备方法：是将以上各组分按以上所述的重量％含量混合均匀，通过同向双螺杆挤出机熔融共混制成。
本发明的一个重要特点是PET树脂的回收利用技术，是多种技术在回收PET高性能化中的集成整合应用：如增粘技术、快速结晶技术、增强增容技术、无卤阻燃技术、低翘曲技术、增韧技术等，使复合材料具有优异的综合物理与力学性能；
本发明的另一个重要特点是具有很好的环保效应，其中塑料的回收利用，无卤阻燃体系对保护环境和保护人体均具有深远的意义，应当推广应用。
本发明的以回收PET为基体的环保型阻燃增强复合材料及其制备方法与现有技术相比，具有以下有益效果：
1、该环保型阻燃增强复合材料具有较好的综合物理、力学、机械性能：较高的强度、较高的韧性、较好的低翘曲性和较好的容易加工成型的性能；
2、该环保型阻燃增强复合材料具有较好的化学性能：较高的阻燃性、较好的粘合性和耐热性能；
3、采用该发明的共混法制造复合材料具有设备简单、方法直接和效益良好的优点；
4、回收过程无污染等技术特点，已用于工程上，代表了PET回收利用的技术水平和发展方向。
具体实施方式
实施例
实施例1-5：见以下表1中的A-E的具体数据。
本发明的实现方式如表1所示。
| A | B | C | D | E | |
| 回收PET树脂(重量％) | 50 | 50 | 55 | 60 | 60 |
| 环保型阻燃剂(重量％) | 11 | 10 | 10 | 9 | 8 |
| 无机填料 | 6 | 5 | 5 | 4 | 4 |
| (重量％) | |||||
| 乙烯共聚物(重量％) | 5 | 6 | 5 | 4 | 4 |
| 聚酯弹性体(重量％) | 6 | 5 | 5 | 4 | 4 |
| 结晶促进剂(重量％) | 5 | 6 | 5 | 4 | 4 |
| 玻璃纤维(重量％) | 15 | 16 | 14 | 14 | 15 |
| 成核剂(重量％) | 0.4 | 0.6 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 复配型抗氧剂(重量％) | 0.6 | 0.4 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| 偶联剂(重量％) | 0.6 | 0.4 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| 扩链剂(重量％) | 0.4 | 0.6 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 拉伸强度 | 125 | 115 | 105 | 105 | 105 |
| (公斤力/厘米2) | |||||
| 悬臂梁缺口冲击强度(公斤力/厘米2) | 10.0 | 10.0 | 7.0 | 9.0 | 9.0 |
| 阻燃性 | HB | V-O | V-O | V-O | V-O |
| 耐翘曲性 | 较好 | 较好 | 较好 | 较好 | 好 |
| 加工成型性 | 较好 | 较好 | 较好 | 较好 | 好 |
表1给出的数据虽然只是回收PET树脂，环保型阻燃剂，无机填料，乙烯共聚物，聚酯弹性体，结晶促进剂，玻璃纤维，成核剂，复配型抗氧剂，偶联剂，扩链剂等的上位数据，但具体的回收PET树脂，具体的环保型阻燃剂，具体的无机填料，具体的乙烯共聚物，具体的聚酯弹性体，具体的结晶促进剂，具体的玻璃纤维，具体的成核剂，具体的复配型抗氧剂，具体的偶联剂，具体的扩链剂的下位数据，也可参考后选择或参考后另外选择。因此，不再另外公开其下位数据。
再者，表1中：阻燃性HB，V-O指的是材料的阻燃等级，采用的标准是UL94。
实施例6
一种以回收PET树脂为基体的环保型阻燃增强复合材料的具体制备方法：是将以上各组分按以上所述的重量％含量混合均匀，通过同向双螺杆挤出机熔融共混制成。
上述详细说明是针对本发明的众多实施例中的一些可行实施例的具体说明，然而该实施例并非用以限制本发明的专利范围，本领域普通技术人员，在本发明精神和范围内所做的各种改进或变化，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1、一种以回收PET树脂为基体的环保型阻燃增强复合材料，其特征在于：该增强复合材料是由以下重量％的成分制成的：(a)50-60％的回收PET树脂，(b)8-12％环保型阻燃剂，(c)4-6％无机填料，(d)4-6％乙烯共聚物，(e)4-6％聚酯弹性体，(f)4-6％结晶促进剂，(g)14-16％玻璃纤维，(h)0.2-0.4％成核剂，(i)0.3-0.6％复配型抗氧剂，(j)0.3-0.6％偶联剂，(k)0.2-0.4％扩链剂。
2、如权利要求1所述的以回收PET树脂为基体的环保型阻燃增强复合材料，其特征在于：该增强复合材料是由以下重量％的成分制成的：
(a)53-57％的回收PET树脂，(b)9-11％环保型阻燃剂，(c)4.5-5.5％无机填料，(d)4.5-5.5％乙烯共聚物，(e)4.5-5.5％聚酯弹性体，(f)4.5-5.5％结晶促进剂，(g)14.5-15.5％玻璃纤维，(h)0.2-0.3％成核剂，(i)0.4-0.5％复配型抗氧剂，(j)0.4-0.5％偶联剂，(k)0.2-0.3％扩链剂。
3、如权利要求1所述的以回收PET树脂为基体的环保型阻燃增强复合材料，其特征在于：该增强复合材料是由以下重量％的成分制成的：
(a)55％的回收PET树脂，(b)10％环保型阻燃剂，(c)5％无机填料，(d)5％乙烯共聚物，(e)5％聚酯弹性体，(f)5％结晶促进剂，(g)14％玻璃纤维，(h)0.2％成核剂，(i)0.3％复配型抗氧剂，(j)0.3％偶联剂，(k)0.2％扩链剂。
4、如权利要求1到3中任一个所述的以回收PET树脂为基体的环保型阻燃增强复合材料，其特征在于：上述回收PET树脂是指回收的、经过物理和化学增粘的、并选用其特性粘度较要求的PET树脂瓶片破碎料的特性粘度大0.6-0.8dL/g的PET树脂。
5、如权利要求1到3中任一个所述的以回收PET树脂为基体的环保型阻燃增强复合材料，其特征在于：所述环保型阻燃剂是以磷类阻燃剂或红磷阻燃剂或微胶囊化红磷阻燃剂为主要成分的复配型阻燃剂，同时添加其他组分或其他物质：三聚氰胺、三聚氰胺磷酸盐和多聚磷酸酯，并对其进行表面处理，所述表面处理是对磷类阻燃剂或红磷阻燃剂或微胶囊化红磷阻燃剂进行包覆处理或微胶囊化包覆处理。
6、如权利要求1到3中任一个所述的以回收PET树脂为基体的环保型阻燃增强复合材料，其特征在于：所述的无机填料为滑石粉、碳酸钙、玻璃微珠、云母中的任一种或它们的两种以上的组合物；所述的乙烯共聚物是一种乙烯与极性单体的共聚物：乙烯与丙烯酸酯共聚物和/或乙烯与醋酸乙烯酯的共聚物和/或其他乙烯共聚物。
7、如权利要求1到3中任一个所述的以回收PET树脂为基体的环保型阻燃增强复合材料，其特征在于：所述的聚酯弹性体是硬度在30-50D的聚酯弹性体，该聚酯弹性体是一种聚酯-聚醚的共聚物；所述的结晶促进剂是一种PBT聚酯树脂，是一种与PET树脂具有很好相容性的聚酯树脂，该PBT聚酯树脂的化学名称为：聚对苯二甲酸丁二醇酯。
8、如权利要求1到3中任一个所述的以回收PET树脂为基体的环保型阻燃增强复合材料，其特征在于：所述的玻璃纤维是一种钙铝硼硅酸盐型无碱无捻玻璃纤维或是一种钙铝硼硅酸盐型无碱玻璃纤维粗纱，单丝直径为10-14μm；所述的成核剂中的一种是由有机羧酸盐和无机成核剂复配的物质，上述无机成核剂是粒子直径1μm-5μm的滑石粉，上述的有机羧酸盐和无机成核剂具体配比为1-0.5∶1。
9、如权利要求1到3中任一个所述的以回收PET树脂为基体的环保型阻燃增强复合材料，其特征在于：选用的抗氧剂种类为：主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂选自酚类或受阻酚类抗氧剂：1010，1076，辅抗氧剂选自亚磷酸酯类：168、TNPP，DSTP，上述酚类抗氧剂1010的化学名称为：四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；1076化学名称为：β(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇酯；亚磷酸酯类抗氧剂168化学名称为：亚磷酸三(2，4)-二叔丁基苯酯；TNPP化学名称为：亚磷酸三壬基苯酯，其结构式为[C9H19-C6H14-O]3P；DSTP化学名称为：硫代二丙酸十八酯。
10、如权利要求1到3中任一个所述的以回收PET树脂为基体的环保型阻燃增强复合材料，其特征在于：所述的偶联剂是通式为：RSiX3：R的一种硅烷类透明液体，其化学名称为：γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷；所述扩链剂是一种环氧类物质。
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