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一种高韧性再生PET材料及其制备方法

阅读:15发布:2024-02-21

专利汇可以提供一种高韧性再生PET材料及其制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及资源再利用技术领域,尤其涉及一种高韧性再生PET材料及其制备方法。为了缓解废旧涤纶丝造成的资源浪费和污染环境的问题,本发明对废旧涤纶丝回收再利用,制备了一种高韧性再生PET材料,本发明所制备的高韧性再生PET材料具有良好的韧性,其伸长率在130%以上,其弯曲强度可达1900MPa,实现了对涤纶废旧丝的再生利用,具有良好的应用前景。,下面是一种高韧性再生PET材料及其制备方法专利的具体信息内容。

1.一种高韧性再生PET材料,其特征在于,包括以下成分(以物料成分的重量份数计):
再生PET切片      100份
Engage POE-8180   1-2份
PTW              3-5份
SEBS-g-MAH       1-2份
偶联剂        1-3份
短切玻璃纤维  20-25份
纳米蒙脱土        15-20份
增黏剂            1-2份
所述无碱短切玻璃纤维的平均长度为60-80μm,平均直径20-30μm。
2.根据权利要求1所述的高韧性再生PET材料,其特征在于:所述PTW的有效成分含量≥
99%,所述PTW中乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩甘油酯共聚物的质量百分数为8%。
3.根据权利要求1所述的高韧性再生PET材料,其特征在于:所述SEBS-g-MAH的接枝率为1.3%-1.5%。
4.根据权利要求1所述的高韧性再生PET材料,其特征在于:所述硅烷偶联剂为KH550或KH660。
5.根据权利要求1所述的高韧性再生PET材料,其特征在于:所述纳米蒙脱土的粒径为
600-800目。
6.根据权利要求1所述的高韧性再生PET材料,其特征在于:所述增黏剂为松香。
7.根据权利要求1所述的高韧性再生PET材料,其特征在于:所述再生PET切片的制备方法如下:
(1)把涤纶废布边粉碎,输送至醇解反应釜;
(2)在醇解反应釜中先加入18m3的EG,然后加入5吨粉碎过的涤纶废布边角料,最后加入
350kg浓度为50%的催化剂溶液加热升温至230℃,醇解反应釜内的压控制在
0.3Mpa,经过6~8小时反应得到醇解物溶液;
(3)把醇解物溶液中的分离出去;
(4)在酯交换反应釜中先加入30m3的甲醇溶液,然后加入20m3的醇解物溶液,最后加入
400kg浓度为50%的碳酸钾催化剂溶液,在100℃下进行酯交换反应,反应后得到DMT和乙二醇;
(5)DMT结晶采用真空冷却方式,温度降到35℃;
(6)把结晶好的DMT溶液通过离心将DMT溶液中的DMT和甲醇进行分离,分离出的DMT再用甲醇稀释再离心,得到较纯净的DMT;
(7)DMT精馏釜在10KPa压力下,温度控制在210℃进行精馏,得到洁白的DMT溶液,作为生产切片的原料;
(8)把194mL的EG、520gDMT、0.5g三化二锑和0.4mL磷酸二甲酯通过流量计控制依次加入酯交换反应釜中;
(9)反应釜60分钟内将温度升至140~180℃时反应开始并析出甲醇,经过酯交换工艺塔、冷凝器冷凝后流入甲醇接受罐;
(10)温度逐渐升高,甲醇不断析出,得到BHET和甲醇,甲醇经过酯交换工艺塔、冷凝器冷凝后流入甲醇接受罐,当温度到210~240℃时确认反应完成;
(11)继续升温到250~260℃,多余的EG采出至EG接收罐,添加0.3g系催化剂T-436、
0.3mL磷酸二甲酯;
(12)用氮气加压方式把酯交换反应釜中的BHET溶液经过25um的过滤器送入聚合釜;
(13)聚合釜内在200KPa真空度下BHET小分子之间聚合,脱离出乙二醇,小分子BHET聚合后成为大分子PET;
(14)大分子PET熔体通过排放部分呈均等的面条状被排放出来,经过冷却水冷却后,再由切粒机来进行切粒,即得到再生PET切片,PET切片。
8.根据权利要求1-7所述的高韧性再生PET材料的制备方法,其特征在于,按照以下步骤制备:
将再生PET切片、Engage POE-8180、PTW、SEBS-g-MAH、硅烷偶联剂、无碱短切玻璃纤维、纳米蒙脱土、增黏剂在室温下经高速搅拌机混合均匀,通过双螺杆挤出机熔融共混,即得到高韧性再生PET。
9.根据权利要求8所述的高韧性再生PET材料的制备方法,其特征在于:所述双螺杆挤出机熔融共混的挤出温度为253℃,主机转速180r/min,喂料转速为125r/min。

说明书全文

一种高韧性再生PET材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及再生资源利用技术领域,尤其涉及一种高韧性再生PET材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 聚酯具有高强度、高刚性、耐热性、耐化学药品性、电绝缘性、安全性和尺寸稳定性等良好的物理、化学性能,广泛用于饮料瓶、纤维薄膜、片基及电器绝缘材料等各种领域,其已经发展成为世界五大工程塑料之一。随着全球聚酯产能的剧增,聚酯纤维(废旧涤纶丝)作为白色固体污染物的重要组成部分,给环境带来了越来越大的压。实现废旧涤纶丝的有效再生利用,可以减少环境污染和对石油能源的消耗。
[0003] 通过对原生聚酯产品的再加工,得到新型再生产品,既可以有效利用资源又能保护环境、减少白色污染。随着再生聚酯工业的发展,以废弃聚酯为原料生产的再生聚酯纤维逐渐流行起来,有巨大的市场发展潜力。例如中国发明专利CN 1287188A公开了一种废聚酯塑料再改性纺织差别化功能化纤维生产工艺,以废聚酯塑料为主原料加入不饱和聚酯、邻苯二甲酸加工成二次原料,再与多种助剂复配改性,经熔融挤压、过滤抽丝后得到聚酯塑料的再生纺丝,使得聚酯塑料变废为宝,实现了资源的再生利用。
[0004] 发达国家在20世纪50年代就开始研究废旧聚酯的回收方法,一些工艺比较成熟,部分已经实现了商业化,取得了较大的经济利益,而我国对废旧聚酯回收再利用的研究比较晚,技术相对落后,因此,我国还需在废旧聚酯回收利用的技术上投入更多的时间和精力,进行更深入的研究。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题是:如何对废旧涤纶丝再生利用,制备一种高韧性再生PET材料。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0007] 本法提供一种高韧性再生PET材料,包括以下成分(以物料成分的重量份数计):
[0008]
[0009] 所述无短切玻璃纤维的平均长度为60-80μm,平均直径20-30μm。
[0010] 所述PTW(乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩甘油酯共聚物)的有效成分含量≥99%,所述PTW中甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的质量百分数为8%。
[0011] 所述SEBS-g-MAH的接枝率为1.3%-1.5%。
[0012] 所述偶联剂为KH550或KH660。
[0013] 所述纳米蒙脱土的粒径为600-800目。
[0014] 所述增黏剂为松香。
[0015] 所述再生PET切片的制备方法如下:
[0016] (1)把涤纶废布边粉碎,输送至醇解反应釜;
[0017] (2)在醇解反应釜中先加入18m3的EG,然后加入5吨粉碎过的涤纶废布边角料,最后加入350kg浓度为50%的催化剂溶液加热升温至230℃,醇解反应釜内的压力控制在0.3Mpa,经过6~8小时反应得到醇解物溶液;
[0018] (3)把醇解物溶液中的分离出去;
[0019] (4)在酯交换反应釜中先加入30m3的甲醇溶液,然后加入20m3的醇解物溶液,最后加入400kg浓度为50%的碳酸钾催化剂溶液,在100℃下进行酯交换反应,反应后得到DMT(对苯二甲酸二甲酯)和乙二醇;
[0020] (5)DMT结晶采用真空冷却方式,温度降到35℃;
[0021] (6)把结晶好的DMT溶液通过离心将DMT溶液中的DMT和甲醇进行分离,分离出的DMT再用甲醇稀释再离心,得到较纯净的DMT;
[0022] (7)DMT精馏釜在10KPa压力下,温度控制在210℃进行精馏,得到洁白的DMT溶液,作为生产切片的原料;
[0023] (8)把194mL的EG、520gDMT、0.5g三化二锑和0.4mL磷酸二甲酯通过流量计控制依次加入酯交换反应釜中;
[0024] (9)反应釜60分钟内将温度升至140~180℃时反应开始并析出甲醇,经过酯交换工艺塔、冷凝器冷凝后流入甲醇接受罐;
[0025] (10)温度逐渐升高,甲醇不断析出,得到BHET(对苯二酸双(羟乙)酯)和甲醇,甲醇经过酯交换工艺塔、冷凝器冷凝后流入甲醇接受罐,当温度到210~240℃时确认反应完成;
[0026] (11)继续升温到250~260℃,多余的EG采出至EG接收罐,添加0.3g系催化剂T-436、0.3mL磷酸二甲酯;
[0027] (12)用氮气加压方式把酯交换反应釜中的BHET溶液经过25um的过滤器送入聚合釜;
[0028] (13)聚合釜内在200KPa真空度下BHET小分子之间聚合,脱离出乙二醇,小分子BHET聚合后成为大分子PET;
[0029] (14)大分子PET熔体通过排放部分呈均等的面条状被排放出来,经过冷却水冷却后,再由切粒机来进行切粒,即得到再生PET切片,PET切片。
[0030] 所述的高韧性再生PET材料的制备方法按照以下步骤制备:
[0031] 将再生PET切片、Engage POE-8180、PTW、SEBS-g-MAH、硅烷偶联剂、无碱短切玻璃纤维、纳米蒙脱土、增黏剂在室温下经高速搅拌机混合均匀,通过双螺杆挤出机熔融共混,即得到高韧性再生PET。
[0032] 所述双螺杆挤出机熔融共混时的挤出温度为253℃,主机转速180r/min,喂料转速为125r/min。
[0033] 本发明的有益效果是:
[0034] (1)本发明实现了废旧涤纶丝的再生利用,解决了废旧涤纶丝资源浪费和对环境的污染问题;
[0035] (2)本法所制备的再生PET材料具有较好的韧性和耐冲击强度,其伸长率在130%以上,其弯曲强度可达1900MPa。
[0036] (3)本法所制备的再生PET材料中添加了适量的Engage POE-8180、SEBS-g-MAH、硅烷偶联剂、纳米蒙脱土等成分,硅烷偶联剂与纳米蒙脱土和无碱短切玻璃纤维中的SiO2可以形成化学键,有利于纳米蒙脱土在再生PET材料体系中的分散稳定性,SEBS-g-MAH中来酸酐官能团的存在促进了无碱短切玻璃纤维与有机材料体系中的相容性,Engage POE-8180网络交织的复杂结构使得各个成分也相互交织在一起,形成更加紧密、复杂的分子结构,对提高再生PET材料各项力学性能十分有利。

具体实施方式

[0037] 现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0038] 实施例
[0039] Ⅰ、再生PET切片的制备方法如下:
[0040] (1)把涤纶废布边角料粉碎,输送至醇解反应釜;
[0041] (2)在醇解反应釜中先加入18m3的EG,然后加入5吨粉碎过的涤纶废布边角料,最后加入350kg浓度为50%的碳酸钾催化剂溶液加热升温至230℃,醇解反应釜内的压力控制在0.3Mpa,经过8小时反应得到醇解物溶液;
[0042] (3)把醇解物溶液中的棉分离出去;
[0043] (4)在酯交换反应釜中先加入30m3的甲醇溶液,然后加入20m3的醇解物溶液,最后加入400kg浓度为50%的碳酸钾催化剂溶液,在100℃下进行酯交换反应,反应后得到DMT和乙二醇;
[0044] (5)DMT结晶采用真空冷却方式,温度降到35℃;
[0045] (6)把结晶好的DMT溶液通过离心将DMT溶液中的DMT和甲醇进行分离,分离出的DMT再用甲醇稀释再离心,得到较纯净的DMT;
[0046] (7)DMT精馏釜在10KPa压力下,温度控制在210℃进行精馏,得到洁白的DMT溶液,作为生产切片的原料;
[0047] (8)把194mL的EG、520gDMT、0.5g三氧化二锑和0.4mL磷酸二甲酯通过流量计控制依次加入酯交换反应釜中;
[0048] (9)反应釜60分钟内将温度升至140~180℃时反应开始并析出甲醇,经过酯交换工艺塔、冷凝器冷凝后流入甲醇接受罐;
[0049] (10)温度逐渐升高,甲醇不断析出,得到BHET和甲醇,甲醇经过酯交换工艺塔、冷凝器冷凝后流入甲醇接受罐,当温度到210~240℃时确认反应完成;
[0050] (11)继续升温到250~260℃,多余的EG采出至EG接收罐,添加0.3g钛系催化剂T-436、0.3mL磷酸二甲酯;
[0051] (12)用氮气加压方式把酯交换反应釜中的BHET溶液经过25um的过滤器送入聚合釜;
[0052] (13)聚合釜内在200KPa真空度下BHET小分子之间聚合,脱离出乙二醇,小分子BHET聚合后成为大分子PET;
[0053] (14)大分子PET熔体通过排放部分呈均等的面条状被排放出来,经过冷却水冷却后,再由切粒机来进行切粒,即得到再生PET切片,PET切片。
[0054] Ⅱ、高韧性再生PET材料的制备方法按照以下步骤制备:
[0055] 将再生PET切片、Engage POE-8180、PTW(PTW中的有效成分含量为99%)、SEBS-g-MAH、硅烷偶联剂、无碱短切玻璃纤维、纳米蒙脱土、增黏剂在室温下经高速搅拌机混合均匀,通过双螺杆挤出机熔融共混,双螺杆挤出机熔融共混时的挤出温度为253℃,主机转速180r/min,喂料转速为125r/min,即得到高韧性再生PET。
[0056] 实施例1-6同上述高阻燃再生PET材料的制备方法,具体成分如下表1所示:
[0057] 表1
[0058]
[0059] 对比例1-6同实施例1,不同之处见表2:
[0060] 表2
[0061]
[0062]
[0063] 性能测试,实施例1-6和对比例1-8的力学性能测试见下表3、表4所示:
[0064] 表3
[0065]
[0066] 表4
[0067]
[0068]
[0069] 上述结果显示,本法所制备的再生PET材料中添加了适量的Engage POE-8180、SEBS-g-MAH、硅烷偶联剂、纳米蒙脱土等成分,硅烷偶联剂与纳米蒙脱土中的SiO2可以形成硅氧桥键,有利于纳米蒙脱土在再生PET材料体系中的分散稳定性,SEBS-g-MAH中马来酸酐官能团的存在促进了无碱短切玻璃纤维与有机材料体系中的相容性,Engage POE-8180网络交织的复杂结构使得各个成分也相互交织在一起,形成更加紧密、复杂的分子结构,对提高再生PET材料各项力学性能十分有利。由表3和表4中的测试结果可知,本法所制备的再生PET材料具有较好的韧性和耐冲击强度,其伸长率在130%以上,其弯曲强度可达1900MPa。
[0070] 以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
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