CN109135205A - 一种高强度高韧性瓶片再生合金材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度高韧性瓶片再生合金材料，该合金材料由以下原料制得：再生瓶片PET、高密度聚乙烯、玻璃纤维、玻璃微珠、成核剂、稳定剂、偶联剂、滑石粉、抗氧剂、氯化钠、相容剂、LCP树脂、填料，制得的合金材料具有力学性能较高，成本低的优点；并且在使用材料制备制品过程中不需要对PET进行干燥，节省大量人力物力。本发明制备的高强度高韧性瓶片再生合金材料具有高强度，高模量，高韧性的平衡特性，同时具有良好的加工性和稳定的收缩率和不翘曲性，使再生PET的应用领域得到更广泛的拓展。

Description

一种高强度高韧性瓶片再生合金材料

技术领域

本发明属高分子材料技术领域，具体涉及一种高强度高韧性瓶片再生合金材料。

背景技术

再生PET的最大市场是作垫板的外装饰和填充物以及家具的软垫等。再生PET还可以作地毯的毛束在许多方面,再生PET可以替代正品PET以降低成本。同样重要的是,这种替代可以使生产者宣布该产品是由再生材料制造而得到政策上的优惠。再生PET的新的应用领域也正在开发之中。例如,瑞士的Ts公司开发出了一种新的生产泡沫PET隔热板的技术,其中就可以应用再生PET。向再生PET中加入某些助剂可以提高发泡点的熔体粘度除了最后的挤出造粒以外,再生PET的生产过程与正品PET完全不同。

PET可以通过直接回收再生造粒,即将废PET制品经清洗、粉碎后通过挤出机造粒而加以用。但是,大部分回收材料如片材、纤维和纺织品等,只能用于非食品包装PET容易水解,在成为制品使用后,或在再生过程中,会因水解等使相对分子质量下降,从而直接影响其用于再生制品时的制品质量。PET塑料在包装领域中得 到广泛的应用，无论是包装膜、卷材、还是啤酒瓶，都使用 PET塑料。但是当这些材料被 废弃时，面临着如何处理的问题。通过特殊的合金化工艺， 可以使废PET很好地被回收利用，制成与其他塑料共混的合金材料。在国内，由于PET饮料瓶具备容量大、透明、开启方便、可冷藏、可回收等优势，其需求量以每年两位数的幅度增长。有专家指出，每回收利用1吨废旧塑料瓶，就等于节约石油6吨，可见，实现对塑料瓶的回收再利用对塑料瓶生产企业来说，则是一个非常重要的环节。

但是现有技术仍无法通过采用PE与PET为主料制备出一种具备合金基础性能，且具有高刚、高韧、低收缩率和防翘曲性能的合金材料，这使得PET的回收再利用受到了很大限制。

现有技术中有不能完全解决玻纤增强PET的成型周期长和制品翘曲变形问题。

综上所述，现有技术中，并未给出如何对再生PET进行加工改性，使其能达到理想的刚性、韧性、加工性平衡，低收缩率和不翘曲的特性，满足合金材料的性能要求的方案，因此，现有的再生PET复合材料的应用受到限制。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术不足，提供一种高强度高韧性瓶片再生合金材料。

本发明的上述目的通过如下技术方案予以实现：

一种高强度高韧性瓶片再生合金材料，按重量份数计由以下组分组成：再生瓶片PET87~116份、高密度聚乙烯11~43份、玻璃纤维7~23份、玻璃微珠3~9份、成核剂1~3份、稳定剂0.3~0.8份、偶联剂0.2~0.6份、滑石粉3~7份、抗氧剂0.2~0.6份、氯化钠0.1~1.5份、相容剂0.1~1.5份、LCP树脂0.1~5份、填料5~21份。

进一步的，所述成核剂为超支化聚酰胺、纳米氧化镁、乙烯-甲基丙烯酸离聚物的混合物。

进一步的，所述再生PET 为饮料瓶破碎清洗料。

进一步的，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维经KH-550表面偶联处理制得。

进一步的，所述相容剂为聚乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯或SEBS接枝马来酸酐或马来酸酐接枝POE，所述LCP树脂为液晶高分子材料。

进一步的，所述玻璃微珠为表面改性玻璃微珠，具体为粒径5~10μm玻璃微珠放入无水乙醇中浸泡，然后进行超声清洗，真空干燥后，放入含硅烷偶联剂和聚乙烯醇的混合溶液中浸渍，经过过滤、水洗、干燥得到所述玻璃微珠。

进一步的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂2246、抗氧剂264的混合物。

进一步的，所述填料为钛白粉、立德粉、碳酸镁、硫酸钡、云石粉、云母粉、天然硅石、硅灰石粉、高岭土和长石粉中的一种或几种的混合物。

进一步的，所述热稳定剂为磷酸三甲脂、磷酸三苯脂、亚磷酸酯、磷酰基乙酸三乙酯及其衍生物类热稳定剂中的一种或多种。

一种高强度高韧性瓶片再生合金材料，其制备方法包括以下步骤：

第一步：按权利要求1的重量配比称取再生瓶片PET、高密度聚乙烯、玻璃纤维、 玻璃微珠、成核剂、稳定剂、偶联剂、滑石粉、相容剂、抗氧剂、氯化钠、LCP树脂、填料；

第二步：将称量好的再生PET，高密度聚乙烯充分干燥后，在高速混合机中混合后，再加入其它组份进行混合；

第三步：将步第二步中混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒，即得；所述挤出机为 d30mm、长径比为45的双螺杆挤出机造粒,主机转速为80~400r/min,各段温度为:160~165℃、245~250℃、250~255℃、255~260℃、255~260℃、255~260℃、250~255℃、250~255℃,机头温度为240~250℃。

本发明具有如下有益效果：

本发明公开的一种高强度高韧性瓶片再生合金材料，具有高强度，高模量，高冲击，高流动，低收缩率和防翘曲的特性，可用于制备对刚性、韧性等性能有更高要求的工程塑料领域。

废PET瓶片机械回收再生中的一个难题是其吸湿性。PET一般会从大气中吸收水分,达到自身质量的约0.5%,这些水分会在以后的成型过程中引起PET水解,造成分子链断裂,黏度下降,相对分子质量变小。本发明公开的合金材料无需再干燥，即可加工。

本发明相比现有技术具有以下优点：

本发明公开的一种高强度高韧性瓶片再生合金材料加入对玻璃微珠和高密度聚乙烯可降低翘曲,同时加工温度适宜，节约能源。橫向/纵向收缩比越接近,收缩越均匀,翘曲性越低。使用连续性固化反应器，在真空状态下对PET进行加热和干燥，以恢复其特性粘度，用带结晶干燥器和双螺杆挤出机挤出造粒。 本发明公开的一种高强度高韧性瓶片再生合金材料有非常好的性能，它的脆性比纯PET低，加工之前也不用干燥，挤压时间短，产量高。

在高密度聚乙烯与PET共混两相之间存在着明显的相界面层，LCP加入后，可以存在于高密度聚乙烯与PET两相界面之间，使两相界面层增大，聚乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、POE具有较长的分子链，长分子链之间彼此 产生一定的斥力，可以防止相同组分的接近与合并。

下面用具体实施例说明本发明，但并不是对本发明的限制。

实施例1

一种高强度高韧性瓶片再生合金材料，按重量份数计由以下组分组成：再生瓶片PET111份、高密度聚乙烯36份、玻璃纤维13份、玻璃微珠9份、成核剂2份、稳定剂0.6份、偶联剂0.4份、滑石粉6份、抗氧剂0.4份、氯化钠1份、相容剂1份、LCP树脂5份、填料16份。

进一步的，所述成核剂为超支化聚酰胺、纳米氧化镁、乙烯-甲基丙烯酸离聚物的混合物。

进一步的，所述再生PET 为饮料瓶破碎清洗料。

进一步的，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维经KH-550表面偶联处理制得。

进一步的，所述相容剂为聚乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯或SEBS接枝马来酸酐或马来酸酐接枝POE，所述LCP树脂为液晶高分子材料。

进一步的，所述玻璃微珠为表面改性玻璃微珠，具体为粒径5~10μm玻璃微珠放入无水乙醇中浸泡，然后进行超声清洗，真空干燥后，放入含硅烷偶联剂和聚乙烯醇的混合溶液中浸渍，经过过滤、水洗、干燥得到所述玻璃微珠。

进一步的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂2246、抗氧剂264的混合物。

进一步的，所述填料为钛白粉、立德粉、碳酸镁、硫酸钡、云石粉、云母粉、天然硅石、硅灰石粉、高岭土和长石粉中的一种或几种的混合物。

进一步的，所述热稳定剂为磷酸三甲脂、磷酸三苯脂、亚磷酸酯、磷酰基乙酸三乙酯及其衍生物类热稳定剂中的一种或多种。

一种高强度高韧性瓶片再生合金材料，其制备方法包括以下步骤：

第一步：按权利要求1的重量配比称取再生瓶片PET、高密度聚乙烯、玻璃纤维、 玻璃微珠、成核剂、稳定剂、偶联剂、滑石粉、相容剂、抗氧剂、氯化钠、LCP树脂、填料；

第二步：将称量好的再生PET，高密度聚乙烯充分干燥后，在高速混合机中混合后，再加入其它组份进行混合；

第三步：将步第二步中混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒，即得；所述挤出机为 d30mm、长径比为45的双螺杆挤出机造粒,主机转速为80~400r/min,各段温度为:160~165℃、245~250℃、250~255℃、255~260℃、255~260℃、255~260℃、250~255℃、250~255℃,机头温度为240~250℃。

实施例2

一种高强度高韧性瓶片再生合金材料，按重量份数计由以下组分组成：再生瓶片PET103份、高密度聚乙烯37份、玻璃纤维21份、玻璃微珠9份、成核剂2份、稳定剂0.6份、偶联剂0.4份、滑石粉6份、抗氧剂0.5份、氯化钠1份、相容剂1份、LCP树脂5份、填料18份。

进一步的，所述成核剂为超支化聚酰胺、纳米氧化镁、乙烯-甲基丙烯酸离聚物的混合物。

进一步的，所述再生PET 为饮料瓶破碎清洗料。

进一步的，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维经KH-550表面偶联处理制得。

进一步的，所述相容剂为聚乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯或SEBS接枝马来酸酐或马来酸酐接枝POE，所述LCP树脂为液晶高分子材料。

进一步的，所述玻璃微珠为表面改性玻璃微珠，具体为粒径5~10μm玻璃微珠放入无水乙醇中浸泡，然后进行超声清洗，真空干燥后，放入含硅烷偶联剂和聚乙烯醇的混合溶液中浸渍，经过过滤、水洗、干燥得到所述玻璃微珠。

进一步的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂2246、抗氧剂264的混合物。

进一步的，所述填料为钛白粉、立德粉、碳酸镁、硫酸钡、云石粉、云母粉、天然硅石、硅灰石粉、高岭土和长石粉中的一种或几种的混合物。

进一步的，所述热稳定剂为磷酸三甲脂、磷酸三苯脂、亚磷酸酯、磷酰基乙酸三乙酯及其衍生物类热稳定剂中的一种或多种。

一种高强度高韧性瓶片再生合金材料，其制备方法包括以下步骤：

第一步：按权利要求1的重量配比称取再生瓶片PET、高密度聚乙烯、玻璃纤维、 玻璃微珠、成核剂、稳定剂、偶联剂、滑石粉、相容剂、抗氧剂、氯化钠、LCP树脂、填料；

第二步：将称量好的再生PET，高密度聚乙烯充分干燥后，在高速混合机中混合后，再加入其它组份进行混合；

第三步：将步第二步中混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒，即得；所述挤出机为 d30mm、长径比为45的双螺杆挤出机造粒,主机转速为80~400r/min,各段温度为:160~165℃、245~250℃、250~255℃、255~260℃、255~260℃、255~260℃、250~255℃、250~255℃,机头温度为240~250℃。

对比例1

本对比例与实施例2相比，在原料称取步骤中，省去相容剂，除此外的方法步骤均相同。

对比例2

本对比例与实施例2相比，在原料称取步骤中，省去LCP树脂成分，除此外的方法步骤均相同。

对比例3

本对比例与实施例2相比，在原料称取步骤中，省去玻璃微珠成分，除此外的方法步骤均相同。

对比例4

本对比例与实施例2相比，在原料称取步骤中，省去成核剂成分，除此外的方法步骤均相同。

对比例5

本对比例与实施例2相比，在原料称取步骤中，省去滑石粉成分，除此外的方法步骤均相同。

表1实施例和对比例的合金材料性能对比

Claims (10)

1.一种高强度高韧性瓶片再生合金材料，其特征在于，所述高强度高韧性瓶片再生合金材料按重量份数计由以下组分组成：再生瓶片PET87~116份、高密度聚乙烯11~43份、玻璃纤维7~23份、玻璃微珠3~9份、成核剂1~3份、稳定剂0.3~0.8份、偶联剂0.2~0.6份、滑石粉3~7份、抗氧剂0.2~0.6份、氯化钠0.1~1.5份、相容剂0.1~1.5份、LCP树脂0.1~5份、填料5~21份。

2.根据权利要求1所述的高强度高韧性瓶片再生合金材料，其特征在于，所述成核剂为超支化聚酰胺、纳米氧化镁、乙烯-甲基丙烯酸离聚物的混合物。

3.根据权利要求1所述的高强度高韧性瓶片再生合金材料，其特征在于，所述再生PET为饮料瓶破碎清洗料。

4.根据权利要求1所述的高强度高韧性瓶片再生合金材料，其特征在于，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维经KH-550表面偶联处理制得。

5.根据权利要求1所述的高强度高韧性瓶片再生合金材料，其特征在于，所述相容剂为聚乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯或SEBS接枝马来酸酐或马来酸酐接枝POE，所述LCP树脂为液晶高分子材料。

6.根据权利要求1所述的高强度高韧性瓶片再生合金材料，其特征在于，所述玻璃微珠为表面改性玻璃微珠，具体为粒径5~10μm玻璃微珠放入无水乙醇中浸泡，然后进行超声清洗，真空干燥后，放入含硅烷偶联剂和聚乙烯醇的混合溶液中浸渍，经过过滤、水洗、干燥得到所述玻璃微珠。

7.根据权利要求1所述的高强度高韧性瓶片再生合金材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂2246、抗氧剂264的混合物。

8.根据权利要求1所述的高强度高韧性瓶片再生合金材料，其特征在于，所述填料为钛白粉、立德粉、碳酸镁、硫酸钡、云石粉、云母粉、天然硅石、硅灰石粉、高岭土和长石粉中的一种或几种的混合物。

9.根据权利要求1所述的高强度高韧性瓶片再生合金材料，其特征在于，所述热稳定剂为磷酸三甲脂、磷酸三苯脂、亚磷酸酯、磷酰基乙酸三乙酯及其衍生物类热稳定剂中的一种或多种。

10.根据权利要求1所述的高强度高韧性瓶片再生合金材料，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：

第一步：按权利要求1的重量配比称取再生瓶片PET、高密度聚乙烯、玻璃纤维、 玻璃微珠、成核剂、稳定剂、偶联剂、滑石粉、相容剂、抗氧剂、氯化钠、LCP树脂、填料；

第二步：将称量好的再生PET，高密度聚乙烯充分干燥后，在高速混合机中混合后，再加入其它组份进行混合；

第三步：将步第二步中混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒，即得；所述挤出机为 d30mm、长径比为45的双螺杆挤出机造粒,主机转速为80~400r/min,各段温度为:160~165℃、245~250℃、250~255℃、255~260℃、255~260℃、255~260℃、250~255℃、250~255℃,机头温度为240~250℃。