CN105670127B - 一种制备高性能pp/pet共混物的新方法 - Google Patents

一种制备高性能pp/pet共混物的新方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种制备高性能PP/PET共混物的新方法，采用毒性低，难挥发的多官能单体邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)为接枝单体，制备PP—g‑DAP(或PP—g‑(Poly‑DAP))，利用其在高温下与PET的酯交换反应达到对PP/PET体系的增容。包括下列两个步骤：1)接枝母料的制备：将一定配比的PP、邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)、引发剂等物料加入到混合设备中，在一定温度及转速下反应一定时间，最终得到高接枝率的PP—g‑DAP(或PP—g‑(Poly‑DAP))。2)高性能PP/PET共混物的制备：将上述得到的高接枝率PP—g‑DAP(或PP—g‑(Poly‑DAP)，在混合设备上按适当比例与PP、PET混合，最终得到高性能的PP/PET共混物。

Description

一种制备高性能PP/PET共混物的新方法
技术领域
本发明属于高分子材料反应加工领域，涉及一种高性能聚丙烯(PP)/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)共混物的制备。特指利用熔融接枝技术，采用邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)为接枝单体结合引发剂在共混设备中于一定温度和转速下反应一段时间，制备接枝母料PP—g-DAP(或PP—g-(Poly-DAP))，然后将上述接枝母料与PP、PET共混制得高性能PP/PET共混物。
背景技术
PP/PET的共混改性是近几十年来人们一直研究的重点，PP中加入PET有望提高PP的模量、强度、耐热性、表面硬度以及染色性和尺寸稳定性，扩大PP的应用领域。而且PP、PET作为两种消费量巨大的包装材料，它们的大量使用带来了大量的生活垃圾，如果能够通过共混改性对两者加以改性再利用，对于保护环境和节约能源来讲都具有十分重要的意义。
但是PP、PET之间由于化学性质以及极性的差异，导致两者的相容性很差，进而导致两者的简单共混物性能很差，不能满足人们的使用要求，为此有必要采取某些手段来去改善PP、PET之间的相容性，其中加入相容剂是最为常用的方法。
传统的PP/PET体系的增容剂主要是马来酸酐(MAH)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)等官能单体的聚丙烯接枝物，利用这些官能单体与PET末端羟基或羧基的反应来达到对PP/PET体系实现反应性增容的目的。但是马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯等官能单体由于反应活性比较低，导致它们的接枝率往往比较低，并且在接枝过程中伴随有聚丙烯大分子链的严重降解。
本方法采用多能团单体邻苯二甲酸二烯丙酯为接枝单体，由于其反应活性比较高，一方面可以迅速地与大分子链上的自由基反应，从而有效地抑制聚丙烯的β降解，另一方面可以获得接枝率较高的聚丙烯接枝物。并将得到的接枝产物与PP、PET共混，利用邻苯二甲酸二烯丙酯与PET在高温下的酯交换反应达到对PP/PET增容的目的。该方法成本低，操作简单，制得的增容共混物具有良好的性能，具有明显的应用优势。
发明内容
本发明涉及一种制备高性能PP/PET共混物的新方法。特指利用熔融接枝技术，采用DAP为接枝单体结合引发剂在共混设备中于一定温度和转速下反应一段时间，制备接枝母料PP—g-DAP(或PP—g-(Poly-DAP))，然后将上述接枝母料与PP、PET共混制备高强度PP/PET共混物。
本发明制备高性能PP/PET共混物的新方法，按照以下两个步骤进行：
1)接枝母料的制备：
将一定配比的PP、DAP、引发剂等物料加入到反应设备中在一定温度及转速下反应一定时间，最终得到高接枝率PP/PET增容物。所述一定配比具体如下：PP：100份，DAP：2～12份，引发剂0.01～0.25份。
步骤(1)所述的DAP为邻苯二甲酸二烯丙酯，一种淡黄色或无色液体，纯度在98％以上。
步骤(1)所述引发剂为过氧化二异丙苯(DCP)、2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷(DTBH)、过氧化二叔丁基(DBP)中的一种或几种。
步骤(1)所述PP为聚丙烯，包括共聚聚丙烯或均聚聚丙烯。
步骤(1)所述反应设备指的是开炼机、密炼机、挤出机。优选密炼机。
步骤(1)所述的反应温度为160℃～200℃，优选170℃～180℃。
步骤(1)所述的反应时间为6～10min，优选7～8min。
步骤(1)所述的转速为20rpm～120rpm，优选30rpm～80rpm。
2)PP/PET共混物的制备
将PP、PET、接枝母料按照适当比例在一定温度和转速的混合设备上共混一段时间，即可制得高性能的PP/PET共混物。所述一定配比具体如下：PP：60～90份，PET：5～30份，接枝母料：5～20份。
步骤(2)所述的PP为聚丙烯，包括共聚聚丙烯和均聚聚丙烯。
步骤(2)所述PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯，分子量为20000～80000。
步骤(2)所述共混设备为开炼机、密炼机、挤出机。优选挤出机。
步骤(2)所述的共混温度为190℃～280℃，优选200℃～260℃。
步骤(2)所述转速为20rpm～120rpm，优选30～80rpm。
具体实施方式
以下实例中所提到的PPJ340为韩国晓星生产的牌号为J340的共聚聚丙烯，分子量120000，PPGM1600E为中国石化上海石油化工股份有限公司生产的牌号为GM1600E的共聚聚丙烯，分子量为100000，DCP为上海天莲精细化工有限公司生产，纯度为99％以上，DAP为寿光诺盟化工有限公司生产，纯度为95％以上，DTBH为2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷，茂名市中准实业有限公司出售，纯度为99％以上，DBP为过氧化二叔丁基，成都惟精喜望精细化工有限公司生产，纯度为95％以上，PET为江苏江苏海昌锐锋化工有限公司生产，分子量30000。
实例一
将100kg的PPJ340，4kg的DAP，0.5kg的DCP加入到密炼机中，温度为180℃，转速为40rpm，反应时间为8min。
将接枝母料和PPJ340、PET按照PPJ340/接枝母料/PET＝60/20/20的配比加入到双螺杆265℃的挤出机中进行共混，转速为50rpm，挤出物烘干后进行力学性能测定。
实例二
将100kg的PPJ340，8kg的DAP，0.5kg的DCP加入到密炼机中，温度为180℃，转速为40rpm，反应时间为8min。
将接枝母料和PPJ340、PET按照PPJ340/接枝母料/PET＝60/20/20的配比加入到双螺杆265℃的挤出机中进行共混，转速为50rpm，挤出物烘干后进行力学性能测定。
实例三
将100kg的PPJ340，8kg的DAP，0.3kg的DCP加入到密炼机中，温度为180℃，转速为40rpm，反应时间为8min。
将接枝母料和PPJ340、PET按照PPJ340/接枝母料/PET＝60/20/20的配比加入到双螺杆265℃的挤出机中进行共混，转速为50rpm，挤出物烘干后进行力学性能测定。
实例四
将100kg的PPJ340，8kg的DAP，0.5kg的DTBH加入到密炼机中，温度为180℃，转速为40rpm，反应时间为8min。
将接枝母料和PPJ340、PET按照PPJ340/接枝母料/PET＝60/20/20的配比加入到双螺杆265℃的挤出机中进行共混，转速为50rpm，挤出物烘干后进行力学性能测定。
实例五
将100kg的PPJ340，8kg的DAP，0.5kg的DBP加入到密炼机中，温度为180℃，转速为40rpm，反应时间为8min。
将接枝母料和PPJ340、PET按照PPJ340/接枝母料/PET＝60/20/20的配比加入到双螺杆265℃的挤出机中进行共混，转速为50rpm，挤出物烘干后进行力学性能测定。
实例六
将100kg的PPJ340，8kg的DAP，0.5kg的DCP加入到密炼机中，温度为170℃，转速为40rpm，反应时间为8min。
将接枝母料和PPJ340、PET按照PPJ340/接枝母料/PET＝60/20/20的配比加入到双螺杆265℃的挤出机中进行共混，转速为50rpm，挤出物烘干后进行力学性能测定。
实例七
将100kg的PPJ340，8kg的DAP，0.5kg的DCP加入到密炼机中，温度为200℃，转速为40rpm，反应时间为8min。
将接枝母料和PPJ340、PET按照PPJ340/接枝母料/PET＝60/20/20的配比加入到双螺杆265℃的挤出机中进行共混，转速为50rpm，挤出物烘干后进行力学性能测定。
实例八
将100kg的PPJ340，8kg的DAP，0.5kg的DCP加入到密炼机中，温度为180℃，转速为80rpm，反应时间为8min。
将接枝母料和PPJ340、PET按照PPJ340/接枝母料/PET＝60/20/20的配比加入到双螺杆265℃的挤出机中进行共混，转速为50rpm，挤出物烘干后进行力学性能测定。
实例九
将100kg的PPJ340，8kg的DAP，0.5kg的DCP加入到密炼机中，温度为180℃，转速为40rpm，反应时间为6min。
将接枝母料和PPJ340、PET按照PPJ340/接枝母料/PET＝60/20/20的配比加入到双螺杆265℃的挤出机中进行共混，转速为50rpm，挤出物烘干后进行力学性能测定。
实例十
将100kg的PPGM1600E，8kg的DAP，0.5kg的DCP加入到密炼机中，温度为180℃，转速为40rpm，反应时间为8min。
将接枝母料和PPGM1600E、PET按照PPGM1600E/接枝母料/PET＝60/20/20的配比加入到双螺杆265℃的挤出机中进行共混，转速为50rpm，挤出物烘干后进行力学性能测定。
实例十一
将100kg的PPJ340，8kg的DAP，0.5kg的DCP加入到密炼机中，温度为180℃，转速为40rpm，反应时间为8min。
将接枝母料和PPJ340、PET按照PPJ340/接枝母料/PET＝70/10/20的配比加入到双螺杆265℃的挤出机中进行共混，转速为50rpm，挤出物烘干后进行力学性能测定。
实例十二
将100kg的PPJ340，8kg的DAP，0.5kg的DCP加入到密炼机中，温度为180℃，转速为40rpm，反应时间为8min。
将接枝母料和PPJ340、PET按照PPJ340/接枝母料/PET＝70/10/20的配比加入到双螺杆255℃的挤出机中进行共混，转速为50rpm，挤出物烘干后进行力学性能测定。
各个实例中接枝物的接枝率测定结果以及力学性能测试数据列于表1
附表1(力学性能测定依据GB/T1040-1992测定)
DAP接枝率(％) 拉伸强度(MPa) 断裂伸长率(％)
实例一 5.85 20±0.2 50±5
实例二 6.58 21±0.7 46±7
实例三 8.84 23±0.3 40±4
实例四 9.25 23±0.5 39±2
实例五 8.56 23±0.6 44±5
实例六 6.15 20±0.4 39±3
实例七 5.06 20±0.8 47±8
实例八 8.78 23±0.2 42±7
实例九 7.45 22±0.8 47±4
实例十 9.56 29±0.4 45±2
实例十一 6.58 22±0.6 46±6
实例十二 6.58 21±0.3 35±6
PPJ340纯样 0 21±0.8 361±2
PPGM1600E纯样 0 30±0.2 870±4
由以上数据可知，本发明制得了PP高接枝率接枝物，PP—g-DAP(或PP—g-(Poly-DAP))，DAP接枝率较高，均在5％以上。将接枝物加入到PP/PET共混物中可制备高性能的PP/PET共混物。
以上对本发明所提供的一种高性能PP/PET制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法和其核心思想。应当指出，对于本技术领域的技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种制备高性能聚丙烯(PP)/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的方法，其特征在于采用了毒性低、难挥发的多官能团单体邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)为接枝单体，制备PP-g-DAP或PP-g-(Poly-DAP)接枝母料，利用其在高温下与PET的酯交换反应达到对PP/PET体系的增容，包括下列两个步骤：1)接枝母料的制备：将一定配比的PP、邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)、引发剂加入到混合设备中，在一定温度和转速下反应一定时间，得到高接枝率PP-g-DAP或PP-g-(Poly-DAP)接枝母料，所述高接枝率为接枝率>5％，其中PP、DAP、引发剂三者的质量份数配比如下：PP：100份，DAP：2～12份，引发剂：0.01～0.25份；2)高性能PP/PET共混物的制备：将上述得到的PP-g-DAP或PP-g-(Poly-DAP)高接枝母料，在混合设备上按适当比例与PP、PET混合，得到PP/PET增容共混物，其中PP、PET、接枝母料三者的质量份数配比如下：PP：60～90份，PET：5～30份，接枝母料：5～20份。
2.根据权利要求1所述一种制备高性能聚丙烯(PP)/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的方法，其特征在于所述的步骤1)接枝母料制备时所采用的接枝单体为无色或淡黄色油状液体DAP，即邻苯二甲酸二烯丙酯，采用的纯度为95％以上。
3.根据权利要求1所述一种制备高性能聚丙烯(PP)/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的方法，其特征在于所述步骤1)接枝母料制备时所采用的引发剂为过氧化二异丙苯，2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、过氧化二叔丁基中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述一种制备高性能聚丙烯(PP)/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的方法，其特征在于所述混合设备指的是开炼机、密炼机或挤出机。
5.根据权利要求1所述一种制备高性能聚丙烯(PP)/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的方法，其特征在于所述步骤1)中接枝母料制备时所采用的反应温度为160℃～200℃。
6.根据权利要求1所述一种制备高性能聚丙烯(PP)/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的方法，其特征在于所述步骤2)中PP/PET共混物制备时所采用的共混温度为250℃～280℃。
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