技术领域
[0001] 本
发明涉及高分子材料加工技术领域,特别涉及一种再生改性PC/PET合金及其制备方法。
背景技术
[0002] 近年来,聚对苯二
甲酸乙二醇酯(简称PET)大量用于一次性包
装瓶,一次性
包装瓶在使用后被随意丢弃,由此造成的环境污染日益严重。废旧PET瓶的回收再利用,不但可以减少环境污染,而且还可以节省资源。然而,回收的PET瓶在使用和加工过程中发生降解,其分子链发生断裂导致分子
质量大幅度减小,使得PET回收料存在黏度低、流动性、
稳定性差、脱模困难和产品冲击性能差等
缺陷,以致达不到工程塑料使用的要求。这使得PET回收料的使用受到了限制,一般可以用耐温性比较好的高分子材料PC与PET回收料共混来提高其耐热性。
[0003] 聚
碳酸酯(简称PC)具有透光性、韧性等优势,在光盘等制品上有很多应用,将PET与PC共混可以提高PC流动性、改善了加工性能和耐化学药品性,因此可应用于很多场合。但是,由于PET是结晶
聚合物,PC是非结晶聚合物,PC和PET的共混合金属于典型的非晶/结晶共混体系,其相容性不好,而且两者相混的韧性、强度不好,而且达不到UL94V-0阻燃等级,从而限制其在某些领域中的应用。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种再生改性PC/PET合金及其制备方法,以解决上述技术问题。
[0005] 为了实现上述目的,本发明的技术方案为:
[0006] 第一方面,本发明提供的一种再生改性PC/PET合金,按重量百分比计,包括:光碟碟片料15.0~30.0%、矿泉
水塑料瓶
破碎料20.0~40.0%、塑料水桶破碎料10.0~20.0%、扩链剂0.5~3.0%、增韧剂5.0~10.0%、增强剂5.0~15.0%、相容剂1.0~5.0%、
润滑剂0.05~2.0%、阻燃剂5.0~15.0%、抗
氧剂0.01~1.0%。
[0007] 优选的,所述增强剂为改性
二氧化硅粉体,所述改性
二氧化硅粉体为采用下述方法制得:将
离子液体和水混合后,加热至50~60℃,搅拌均匀后,升温至90~100℃,加入纳米二氧化硅,保温搅拌2~4h,经冷却、干燥、
研磨得到改性二氧化硅粉体。
[0008] 进一步优选的,所述离子液体为N-甲基-N-三甲基硅基咪唑类离子液体。
[0009] 进一步优选的,所述离子液体和纳米二氧化硅的重量比为1:10~15。
[0010] 优选的,所述阻燃剂选自
磷酸二苯酯、聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚倍半硅氧烷中的一种或多种。
[0011] 优选的,所述润滑剂选自
硬脂酸、聚烯
烃蜡、微晶
石蜡、油酰胺、硬脂酸
钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸丁酯中的一种或多种。
[0012] 优选的,所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或多种。
[0013] 优选的,所述扩链剂选自2-
丙烯酸-2-羟基-1,3-丙二酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种或多种。
[0014] 优选的,所述增韧剂选自甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙烯-丙烯酸甲酯三元共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、丙烯酸酯与缩水甘油酯双官能化乙烯共聚物中的一种或多种。
[0015] 第二方面,本发明提供的一种如第一方面所述的再生改性PC/PET合金的制备方法,包括如下步骤:
[0016] (1)将矿泉水塑料瓶破碎料、塑料水桶破碎料、扩链剂、增韧剂混合后,在250~260℃下熔融共混,经过挤出、冷却、
风干、切粒、干燥后得到再生PET母料;
[0017] (2)将光碟碟片料破碎后,在240~260℃下熔融共混,经挤出、冷却、风干、切粒、干燥后得到再生PC母料;
[0018] (3)将步骤(1)所得的再生PET母料和步骤(2)再生PC母料混合均匀后,再加入增强剂、相容剂、阻燃剂、润滑剂、抗氧剂混合后,在270℃~290℃下熔融共混,经过挤出、冷却、风干、切粒、干燥后即得再生改性PC/PET合金。
[0019] 与
现有技术相比,本发明的有益效果在于:
[0020] 本发明先采用扩链剂和增韧剂对矿泉水塑料瓶破碎料和塑料水桶破碎料进行扩链增黏,再与光碟碟片料及其他助剂熔融共混,其相容性好,而且两者相混的韧性和强度好,具有良好的机械性能和冲击性能,而且能够达到UL94V-0阻燃等级;本发明不仅可以解决PET材料和PC材料的回收问题,同时还可以降低生产成本,具有良好的经济效益。
具体实施方式
[0021] 下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是,对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明,但并不构成对本发明的限定。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0022] 第一方面,本发明提供的一种再生改性PC/PET合金,按重量百分比计,包括:光碟碟片料15.0~30.0%、矿泉水塑料瓶破碎料20.0~40.0%、塑料水桶破碎料10.0~20.0%、扩链剂0.5~3.0%、增韧剂5.0~10.0%、增强剂5.0~15.0%、相容剂1.0~5.0%、润滑剂0.05~2.0%、阻燃剂5.0~15.0%、抗氧剂0.01~1.0%。
[0023] 可以理解的是,在本发明中,所述矿泉水塑料瓶破碎料来自由聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称PET)制成的废旧塑料瓶;所述塑料水桶破碎料来自由聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称PET)制成的废旧5加仑水桶;所述光碟碟片料来自由聚碳酸酯(简称PC)制成的废旧光碟。
[0024] 在一实施方式中,所述增强剂为改性二氧化硅粉体,所述改性二氧化硅粉体为采用下述方法制得:将离子液体和水混合后,加热至50~60℃,搅拌均匀后,升温至90~100℃,加入纳米二氧化硅,保温搅拌2~4h,经冷却、干燥、研磨得到改性二氧化硅粉体。
[0025] 进一步的,所述离子液体为N-甲基-N-三甲基硅基咪唑类离子液体。
[0026] 进一步的,所述离子液体和纳米二氧化硅的重量比为1:10~15。
[0027] 进一步的,所述纳米二氧化硅的平均粒径为10~100nm。
[0028] 在一实施方式中,所述阻燃剂选自磷酸二苯酯、聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚倍半硅氧烷中的一种或多种。
[0029] 进一步的,所述阻燃剂由重量比为1~2:1的聚二甲基硅氧烷和聚甲基苯基硅氧烷组成。
[0030] 在一实施方式中,所述相容剂选自聚甲基丙烯酸甲酯-g-聚丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、甲基丙烯酸酯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-
马来酸酐无规共聚物和苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种。
[0031] 进一步的,所述相容剂为聚甲基丙烯酸甲酯-g-聚丙烯酸甲酯。
[0032] 在一实施方式中,所述润滑剂选自硬脂酸、聚烯烃蜡、微晶石蜡、油酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸丁酯中的一种或多种。
[0033] 进一步的,所述润滑剂由重量比为1~2:1的硬脂酸钙、硬脂酸锌组成。
[0034] 在一实施方式中,所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或多种。
[0035] 进一步的,所述抗
氧化剂为抗氧剂1010。
[0036] 在一实施方式中,所述扩链剂选自2-丙烯酸-2-羟基-1,3-丙二酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种或多种。
[0037] 进一步的,所述扩链剂为2-丙烯酸-2-羟基-1,3-丙二酯。
[0038] 在一实施方式中,所述增韧剂选自甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙烯-丙烯酸甲酯三元共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、丙烯酸酯与缩水甘油酯双官能化乙烯共聚物中的一种或多种。
[0039] 进一步的,所述增韧剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙烯-丙烯酸甲酯三元共聚物。
[0040] 在一实施方式中,所述再生改性PC/PET合金,按重量百分比计,包括:光碟碟片料24.2~27.0%、矿泉水塑料瓶破碎料29.0~33.0%、塑料水桶破碎料11.0~15.0%、扩链剂
1.0~2.0%、增韧剂6.0~8.0%、增强剂8.0~12.0%、相容剂2.2~2.8%、润滑剂0.9~
1.2%、阻燃剂7.0~9.0%、抗氧剂0.4~0.5%。
[0041] 第二方面,本发明提供的一种如第一方面所述的再生改性PC/PET合金的制备方法,包括如下步骤:
[0042] (1)将矿泉水塑料瓶破碎料、塑料水桶破碎料、扩链剂、增韧剂混合后,在250~260℃下熔融共混,经过挤出、冷却、风干、切粒、干燥后得到再生PET母料;
[0043] (2)将光碟碟片料破碎后,在240~260℃下熔融共混,经挤出、冷却、风干、切粒、干燥后得到再生PC母料;
[0044] (3)将步骤(1)所得的再生PET母料和步骤(2)再生PC母料混合均匀后,再加入增强剂、相容剂、阻燃剂、润滑剂、抗氧剂混合后,在270℃~290℃下熔融共混,经过挤出、冷却、风干、切粒、干燥后即得再生改性PC/PET合金。
[0045] 可以理解的是,本发明先采用扩链剂和增韧剂对矿泉水塑料瓶破碎料和塑料水桶破碎料进行扩链增黏,再与光碟碟片料及其他助剂熔融共混,其相容性好,而且两者相混的韧性和强度好,具有良好的拉伸性能和冲击性能,而且能够达到UL94V-0阻燃等级;本发明不仅可以解决PET材料和PC材料的回收问题,同时还可以降低生产成本,具有良好的经济效益。
[0046] 下面对本发明的具体
实施例作进一步详细说明。
[0047] 需要说明的是,以下实施例1~7中的增强剂为改性二氧化硅粉体,其中,所述改性二氧化硅粉体为采用下述方法制得:将N-甲基-N-三甲基硅基咪唑类离子液体和去离子水按照1:30的重量比混合后,加热至55℃,搅拌均匀后,升温至95℃,加入纳米二氧化硅(平均粒径为50nm),保温搅拌3h,经冷却、干燥、研磨得到改性二氧化硅粉体;其中,所述N-甲基-N-三甲基硅基咪唑类离子液体和纳米二氧化硅的重量比为1:12。
[0048] 需要说明的是,以下实施例1~7及对比例1~2中,所述矿泉水塑料瓶破碎料来自由聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称PET)制成的废旧塑料瓶;所述塑料水桶破碎料来自由聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称PET)制成的废旧5加仑水桶;所述光碟碟片料来自由聚碳酸酯(简称PC)制成的废旧光碟。
[0049] 实施例1
[0050] 本实施例提供的一种再生改性PC/PET合金的制备方法,包括如下步骤:
[0051] (1)称取下述按重量百分比计的原料:光碟碟片料29.0%、矿泉水塑料瓶破碎料19.3%、塑料水桶破碎料20.0%、2-丙烯酸-2-羟基-1,3-丙二酯0.5%、甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙烯-丙烯酸甲酯三元共聚物10.0%、改性二氧化硅粉体15.0%、聚甲基丙烯酸甲酯-g-聚丙烯酸甲酯1.0%、聚二甲基硅氧烷2.5%、聚甲基苯基硅氧烷2.5%、硬脂酸钙0.1%、硬脂酸锌0.05%、抗氧剂1010 0.05%,备用;
[0052] (2)将矿泉水塑料瓶破碎料、塑料水桶破碎料、2-丙烯酸-2-羟基-1,3-丙二酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙烯-丙烯酸甲酯三元共聚物放入高速混合机中高速混合后,在250℃下熔融共混,经过挤出、冷却、风干、切粒、干燥后得到再生PET母料;
[0053] (3)将光碟碟片料破碎后,在240℃下熔融共混,经挤出、冷却、风干、切粒、干燥后得到再生PC母料;
[0054] (4)将再生PET母料和再生PC母料放入高速混合机中高速混合均匀后,再加入改性二氧化硅粉体、聚甲基丙烯酸甲酯-g-聚丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、硬脂酸钙、硬脂酸锌、抗氧剂1010混合后,再转入双螺杆
挤出机中,在290℃下熔融共混,经过挤出、冷却、风干、切粒、干燥后即得再生改性PC/PET合金。
[0055] 实施例2
[0056] 本实施例提供的一种再生改性PC/PET合金的制备方法,包括如下步骤:
[0057] (1)称取下述按重量百分比计的原料:光碟碟片料15%、矿泉水塑料瓶破碎料39%、塑料水桶破碎料10%、2-丙烯酸-2-羟基-1,3-丙二酯3%、甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙烯-丙烯酸甲酯三元共聚物5%、改性二氧化硅粉体5%、聚甲基丙烯酸甲酯-g-聚丙烯酸甲酯5%、聚二甲基硅氧烷7.5%、聚甲基苯基硅氧烷7.5%、硬脂酸钙1%、硬脂酸锌1%、抗氧剂1010 1%,备用;
[0058] (2)将矿泉水塑料瓶破碎料、塑料水桶破碎料、2-丙烯酸-2-羟基-1,3-丙二酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙烯-丙烯酸甲酯三元共聚物放入高速混合机中高速混合后,在250℃下熔融共混,经过挤出、冷却、风干、切粒、干燥后得到再生PET母料;
[0059] (3)将光碟碟片料破碎后,在260℃下熔融共混,经挤出、冷却、风干、切粒、干燥后得到再生PC母料;
[0060] (4)将再生PET母料和再生PC母料放入高速混合机中高速混合均匀后,再加入改性二氧化硅粉体、聚甲基丙烯酸甲酯-g-聚丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、硬脂酸钙、硬脂酸锌、抗氧剂1010混合后,再转入双
螺杆挤出机中,在270℃下熔融共混40min,经过挤出、冷却、风干、切粒、干燥后即得再生改性PC/PET合金。
[0061] 实施例3
[0062] 本实施例提供的一种再生改性PC/PET合金的制备方法,包括如下步骤:
[0063] (1)称取下述按重量百分比计的原料:光碟碟片料24.2%、矿泉水塑料瓶破碎料33%、塑料水桶破碎料15%、2-丙烯酸-2-羟基-1,3-丙二酯1%、甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙烯-丙烯酸甲酯三元共聚物8%、改性二氧化硅粉体8%、聚甲基丙烯酸甲酯-g-聚丙烯酸甲酯2.5%、聚二甲基硅氧烷4%、聚甲基苯基硅氧烷3%、硬脂酸钙0.6%、硬脂酸锌0.3%、抗氧剂1010 0.4%,备用;
[0064] (2)将矿泉水塑料瓶破碎料、塑料水桶破碎料、2-丙烯酸-2-羟基-1,3-丙二酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙烯-丙烯酸甲酯三元共聚物放入高速混合机中高速混合后,在255℃下熔融共混,经过挤出、冷却、风干、切粒、干燥后得到再生PET母料;
[0065] (3)将光碟碟片料破碎后,在250℃下熔融共混,经挤出、冷却、风干、切粒、干燥后得到再生PC母料;
[0066] (4)将再生PET母料和再生PC母料放入高速混合机中高速混合均匀后,再加入改性二氧化硅粉体、聚甲基丙烯酸甲酯-g-聚丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、硬脂酸钙、硬脂酸锌、抗氧剂1010混合后,再转入
双螺杆挤出机中,在280℃下熔融共混,经过挤出、冷却、风干、切粒、干燥后即得再生改性PC/PET合金。
[0067] 实施例4
[0068] 称取下述按重量百分比计的原料:光碟碟片料25.6%、矿泉水塑料瓶破碎料30.7%、塑料水桶破碎料13%、2-丙烯酸-2-羟基-1,3-丙二酯2%、甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙烯-丙烯酸甲酯三元共聚物7%、改性二氧化硅粉体10%、聚甲基丙烯酸甲酯-g-聚丙烯酸甲酯2.2%、聚二甲基硅氧烷4%、聚甲基苯基硅氧烷4%、硬脂酸钙0.5%、硬脂酸锌0.5%、抗氧剂1010 0.5%,然后采用与实施例3类似的制备方法制得再生改性PC/PET合金。
[0069] 实施例5
[0070] 称取下述按重量百分比计的原料:光碟碟片料27%、矿泉水塑料瓶破碎料29%、塑料水桶破碎料11%、2-丙烯酸-2-羟基-1,3-丙二酯1.5%、甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙烯-丙烯酸甲酯三元共聚物6%、改性二氧化硅粉体12%、聚甲基丙烯酸甲酯-g-聚丙烯酸甲酯2.8%、聚二甲基硅氧烷6%、聚甲基苯基硅氧烷3%、硬脂酸钙0.8%、硬脂酸锌0.4%、抗氧剂1010 0.5%,然后采用与实施例3类似的制备方法制得再生改性PC/PET合金。
[0071] 实施例6
[0072] 称取下述按重量百分比计的原料:光碟碟片料25.6%、矿泉水塑料瓶破碎料35.7%、塑料水桶破碎料13%、2-丙烯酸-2-羟基-1,3-丙二酯2%、甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙烯-丙烯酸甲酯三元共聚物7%、改性二氧化硅粉体5%、聚甲基丙烯酸甲酯-g-聚丙烯酸甲酯2.2%、聚二甲基硅氧烷4%、聚甲基苯基硅氧烷4%、硬脂酸钙0.5%、硬脂酸锌0.5%、抗氧剂1010 0.5%,然后采用与实施例3类似的制备方法制得再生改性PC/PET合金。
[0073] 实施例7
[0074] 称取下述按重量百分比计的原料:光碟碟片料25.6%、矿泉水塑料瓶破碎料25.7%、塑料水桶破碎料13%、2-丙烯酸-2-羟基-1,3-丙二酯2%、甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙烯-丙烯酸甲酯三元共聚物7%、改性二氧化硅粉体15%、聚甲基丙烯酸甲酯-g-聚丙烯酸甲酯2.2%、聚二甲基硅氧烷4%、聚甲基苯基硅氧烷4%、硬脂酸钙0.5%、硬脂酸锌0.5%、抗氧剂1010 0.5%,然后采用与实施例3类似的制备方法制得再生改性PC/PET合金。
[0075] 对比例1
[0076] 本对比例提供的一种再生改性PC/PET合金的制备方法,包括如下步骤:
[0077] (1)称取下述按重量百分比计的原料:光碟碟片料32.2%、矿泉水塑料瓶破碎料33%、塑料水桶破碎料15%、2-丙烯酸-2-羟基-1,3-丙二酯1%、甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙烯-丙烯酸甲酯三元共聚物8%、聚甲基丙烯酸甲酯-g-聚丙烯酸甲酯2.5%、聚二甲基硅氧烷4%、聚甲基苯基硅氧烷3%、硬脂酸钙0.6%、硬脂酸锌0.3%、抗氧剂1010 0.4%,备用;
[0078] (2)将矿泉水塑料瓶破碎料、塑料水桶破碎料、2-丙烯酸-2-羟基-1,3-丙二酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙烯-丙烯酸甲酯三元共聚物放入高速混合机中高速混合后,在255℃下熔融共混,经过挤出、冷却、风干、切粒、干燥后得到再生PET母料;
[0079] (3)将光碟碟片料破碎后,在250℃下熔融共混,经挤出、冷却、风干、切粒、干燥后得到再生PC母料;
[0080] (4)将再生PET母料和再生PC母料放入高速混合机中高速混合均匀后,再加入聚甲基丙烯酸甲酯-g-聚丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、硬脂酸钙、硬脂酸锌、抗氧剂1010混合后,再转入双螺杆挤出机中,在280℃下熔融共混,经过挤出、冷却、风干、切粒、干燥后即得再生改性PC/PET合金。
[0081] 对比例2
[0082] 本对比例提供的一种再生改性PC/PET合金的制备方法,包括如下步骤:
[0083] (1)称取下述按重量百分比计的原料:光碟碟片料32.2%、矿泉水塑料瓶破碎料33%、塑料水桶破碎料15%、2-丙烯酸-2-羟基-1,3-丙二酯1%、纳米二氧化硅4%、聚甲基丙烯酸甲酯-g-聚丙烯酸甲酯2.5%、聚二甲基硅氧烷4%、聚甲基苯基硅氧烷3%、硬脂酸钙
0.6%、硬脂酸锌0.3%、抗氧剂1010 0.4%,备用;
[0084] (2)将矿泉水塑料瓶破碎料、塑料水桶破碎料、2-丙烯酸-2-羟基-1,3-丙二酯放入高速混合机中高速混合后,在255℃下熔融共混,经过挤出、冷却、风干、切粒、干燥后得到再生PET母料;
[0085] (3)将光碟碟片料破碎后,在250℃下熔融共混,经挤出、冷却、风干、切粒、干燥后得到再生PC母料;
[0086] (4)将再生PET母料和再生PC母料放入高速混合机中高速混合均匀后,再加入纳米二氧化硅、聚甲基丙烯酸甲酯-g-聚丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、硬脂酸钙、硬脂酸锌、抗氧剂1010混合后,再转入双螺杆挤出机中,在280℃下熔融共混,经过挤出、冷却、风干、切粒、干燥后即得再生改性PC/PET合金。
[0087] 为了进一步说明本发明的有益效果,本发明还对上述实施例及对比例所得的PC/PET合金材料的机械性能(测试方法为ASTM D638)、抗冲击性能(测试方法为ASTM D256)和
阻燃性(测试方法为UL94)进行测试,测试结果如下表所示:
[0088]
[0089] 以上对本发明的实施方式作了详细说明,但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言,在不脱离本发明原理和精神的情况下,对这些实施方式进行多种变化、
修改、替换和变型,仍落入本发明的保护范围内。