一种基于回收pet材料的塑料母粒及其制备方法

专利类型 发明公开 法律事件 公开; 实质审查;
专利有效性 实质审查 当前状态 实质审查
申请号 CN202411722702.0 申请日 2024-11-28
公开(公告)号 CN119529491A 公开(公告)日 2025-02-28
申请人 江西力诚新材料有限公司; 申请人类型 企业
发明人 林大伟; 陈苏霞; 林孟亮; 雷军; 李俊宇; 第一发明人 林大伟
权利人 江西力诚新材料有限公司 权利人类型 企业
当前权利人 江西力诚新材料有限公司 当前权利人类型 企业
省份 当前专利权人所在省份:江西省 城市 当前专利权人所在城市:江西省抚州市
具体地址 当前专利权人所在详细地址:江西省抚州市黎川县工业园区抚州大力实业发展有限公司内 邮编 当前专利权人邮编:344600
主IPC国际分类 C08L67/02 所有IPC国际分类 C08L67/02C08J3/22C08K5/527C08L97/00
专利引用数量 0 专利被引用数量 0
专利权利要求数量 10 专利文献类型 A
专利代理机构 合肥市科深知识产权代理事务所 专利代理人 孙洁玉;
摘要 本 发明 公开了一种基于回收pet材料的塑料母粒及其制备方法,属于塑料 回收利用 技术领域。包括以下重量份的原料:80‑100份预处理PET回收料、10‑20份改性木质素、6‑18份多效 抗菌剂 、4‑8份抗 氧 剂、3‑5份 润滑剂 。制得的母粒以PET回收料为原料,实现了资源的再利用,对环境友好;其中改性木质素,与PET基体的相容性好,增强了母粒的 力 学性能和一定程度的抗菌性和 阻燃性 能;其中多效抗菌剂能与改性木质素起协同作用,大幅增强了母粒的阻燃性能和抗菌性能;因此,本发明制得的母粒力学性能优异,还具有高效的抗菌性和阻燃性能,并且对环境友好,实现了资源的再利用在塑料回收利用技术领域具备重要应用价值。
权利要求

1.一种基于回收pet材料的塑料母粒的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将预处理PET回收料、改性木质素、多效抗菌剂、抗剂和润滑剂搅拌机中搅拌混合均匀,再投入到双螺杆挤出机中,熔融共混,挤出,造粒,得到基于回收pet材料的塑料母粒。
2.根据权利要求1所述的一种基于回收pet材料的塑料母粒的制备方法,其特征在于,所述多效抗菌剂通过以下步骤制得:
S1、室温,氮气保护下将异氰尿酸溶于去离子中,搅拌均匀后加入氢氧化钠,再将4‑氯‑1‑丁醇缓慢滴加到三口烧瓶中,在磁搅拌作用下,室温充分反应8h,反应完成,调节pH为6‑7,再用旋转蒸发仪除去溶剂,洗涤,真空干燥,得到中间体1;
S2、室温,氮气保护下,将三氯氧磷、季戊四醇和无水乙腈混合均匀后,65℃下反应6h,再将温度升高至120℃,回流反应直至无氯化氢气体产生,反应结束,冷却至室温,减压蒸馏,洗涤,干燥,得到中间体2;
S3、将中间体1、中间体2、三乙胺和甲苯混合搅拌均匀,加热至75℃,保温反应3h,反应完成,过滤,旋蒸,柱层析提纯,旋蒸,干燥,得到中间体3;
S4、将中间体3与丙混合,磁力搅拌2h,分散均匀后,加入次氯酸钠,在避光条件下室温反应6h,反应完成,减压蒸馏,真空干燥,得到多效抗菌剂。
3.根据权利要求2所述的一种基于回收pet材料的塑料母粒的制备方法,其特征在于,步骤S1中异氰尿酸、去离子水、氢氧化钠、4‑氯‑1‑丁醇的用量之比为14.7g:100mL:7.9g:
10.8g。
4.根据权利要求2所述的一种基于回收pet材料的塑料母粒的制备方法,其特征在于,步骤S2中三氯氧磷、季戊四醇、无水乙腈的用量之比为34.3g:13.6g:100mL。
5.根据权利要求2所述的一种基于回收pet材料的塑料母粒的制备方法,其特征在于,步骤S3中中间体1、中间体2、三乙胺、甲苯的用量之比为42.2g:29.5g:30mL:150mL。
6.根据权利要求2所述的一种基于回收pet材料的塑料母粒的制备方法,其特征在于,步骤S4中中间体3、丙酮、次氯酸钠的用量之比为62.6g:200mL:29.6。
7.根据权利要求1所述的一种基于回收pet材料的塑料母粒的制备方法,其特征在于,各原料按照重量份数计如下:80‑100份预处理PET回收料、10‑20份改性木质素、6‑18份多效抗菌剂、4‑8份抗氧剂、3‑5份润滑剂。
8.根据权利要求1所述的一种基于回收pet材料的塑料母粒的制备方法,其特征在于,所述改性木质素通过以下步骤制得:
将木质素加入到乙醇水溶液中,超声分散均匀后,再加入偶联剂KH‑550,控制反应温度为85℃,保温反应5h,期间不断搅拌,反应完成,过滤,无水乙醇洗涤2‑3次,真空干燥
2h,得到改性木质素。
9.根据权利要求8所述的一种基于回收pet材料的塑料母粒的制备方法,其特征在于,所述木质素、乙醇水溶液、硅烷偶联剂KH‑550的用量之比为1g:100mL:4.6g。
10.一种基于回收pet材料的塑料母粒,其特征在于,根据权利要求1‑9任一项所述的方法制备而成。

说明书全文

一种基于回收pet材料的塑料母粒及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于塑料回收利用技术领域,具体地,涉及一种基于回收pet材料的塑料母粒及其制备方法。

背景技术

[0002] 随着塑料产业的持续快速发展,塑料制品在各行业领域得到了广泛的应用,这其中聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)因其具有良好的透明度和光泽度,使其成为制造各种透明包装材料的理想选择,在纤维薄膜树脂等与生活相关的资材以及饮料酸饮料用瓶等食品领域上被大量生产、使用。但是大量的生产和使用伴随而来的是塑料废弃物也日益增多,由于PET的不可降解性,日积月累,造成了严重的白色污染,破坏了地球的生态环境,因此废旧PET回收利用越来越被重视。
[0003] 目前,回收PET材料主要用于纤维、片材、非食品包装用瓶以及少量的塑带和单丝等产品,在高性能塑料领域应用较少,是市场的一大缺口。但是回收PET材料的粘度低,学强度差,难以满足高性能塑料的要求,不仅如此,在一定温度、湿度条件下,回收PET材料表面容易滋生有害的细菌等生物,影响人体健康,因此,亟需解决以上问题,以满足塑料回收利用技术领域的更高需求。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于克服现有技术缺陷,提供了一种基于回收pet材料的塑料母粒及其制备方法。
[0005] 本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
[0006] 一种基于回收pet材料的塑料母粒的制备方法,包括以下步骤:
[0007] 将预处理PET回收料、改性木质素、多效抗菌剂、抗剂和润滑剂搅拌机中搅拌混合均匀,再投入到双螺杆挤出机中,熔融共混,挤出,造粒,得到基于回收pet材料的塑料母粒。
[0008] 进一步地,各原料按照重量份数计如下:80‑100份预处理PET回收料、10‑20份改性木质素、6‑18份多效抗菌剂、4‑8份抗氧剂、3‑5份润滑剂。
[0009] 进一步地,所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
[0010] 进一步地,所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸锌和硬脂酸镁中的一种。
[0011] 进一步地,所述预处理PET回收料,通过以下步骤制得:
[0012] 将PET回收料加入到粉碎机中粉碎后,加入到水中,搅拌5min后,加入十二烷基苯磺酸钠,继续搅拌25min,过滤,用水洗涤3‑4次后,100℃烘箱干燥2h,再加入到四氢呋喃中,搅拌30min后,过滤,滤饼乙醇溶液洗涤,100℃烘箱干燥1h,得到预处理PET回收料。
[0013] 进一步地,所述PET回收料、水、十二烷基硫酸钠、四氢呋喃的用量之比为1g:40mL:3.1g:20mL。
[0014] 通过对PET回收料进行破碎和清洗,能有效的除去PET回收料中的杂质。
[0015] 进一步地,所述改性木质素通过以下步骤制得:
[0016] 将木质素加入到乙醇水溶液中,超声分散均匀后,再加入偶联剂KH‑550,控制反应温度为85℃,保温反应5h,期间不断搅拌,反应完成,过滤,无水乙醇洗涤2‑3次,真空干燥2h,得到改性木质素。
[0017] 进一步地,所述木质素、乙醇水溶液、硅烷偶联剂KH‑550的用量之比为1g:100mL:4.6g。
[0018] 木质素来源丰富、环保可再生,并且具有一定抗菌性和阻燃性能,通过硅烷偶联剂KH‑550对木质素进行改性,即在其表面形成一层有机层,降低了木质素的极性,改善木质素与PET基体的界面相容性,使其性能得到充分发挥,能作为补强材料,增强了塑料母粒的力学性能和一定程度的抗菌性和阻燃性能。
[0019] 进一步地,所述多效抗菌剂通过以下步骤制得:
[0020] S1、室温,氮气保护下在装有搅拌装置三口烧瓶中将异氰尿酸溶于去离子水中,搅拌均匀后加入氢氧化钠,再将4‑氯‑1‑丁醇缓慢滴加到三口烧瓶中,在磁力搅拌作用下,室温充分反应8h,反应完成,用稀硫酸调节pH为6‑7,再用旋转蒸发仪除去溶剂,再用无水乙醇洗涤3‑4次,真空干燥,得到中间体1;异氰尿酸、去离子水、氢氧化钠、4‑氯‑1‑丁醇的用量之比为14.7g:100mL:7.9g:10.8g;
[0021] 异氰尿酸与5‑氯戊发生反应,通过控制二者的摩尔比接近1:1且异氰尿酸略微过量,得到中间体1;具体反应过程如下所示:
[0022]
[0023] S2、室温,氮气保护下,在装有搅拌回流装置三口烧瓶中将三氯氧磷、季戊四醇和无水乙腈混合均匀后,控制反应温度为65℃,搅拌反应6h,再将温度升高至120℃,回流反应直至无氯化氢气体产生,反应结束,冷却至室温,减压蒸馏除去溶剂,用二氯甲烷洗涤3‑4次,真空干燥,得到中间体2;三氯氧磷、季戊四醇、无水乙腈的用量之比为34.3g:13.6g:100mL;
[0024] 三氯氧磷和季戊四醇发生反应,通过控制二者的摩尔比接近2:1,且三氯氧磷过量,得到中间体2;具体反应过程如下所示:
[0025]
[0026] S3、在装有搅拌装置三口烧瓶中将中间体1、中间体2、三乙胺和甲苯混合搅拌均匀,加热至75℃,保温反应3h,反应完成,过滤除去三乙胺盐酸盐,旋蒸去除部分溶剂,再通过柱层析提纯(洗脱液采用乙酸乙酯/苯的混合溶剂,二者的体积比为3:1),旋蒸除去洗脱液,真空干燥,得到中间体3;中间体1、中间体2、三乙胺、甲苯的用量之比为42.2g:29.5g:30mL:150mL;
[0027] 三乙胺作为缚酸剂除去反应生成的氯化氢,加速反应进行,中间体1与中间体2发生亲核取代反应,通过控制二者的摩尔比接近2:1且中间体1略微过量,使中间体2上有两个‑Cl参与到反应,得到中间体3;具体反应过程如下所示:
[0028]
[0029] S4、在装有搅拌装置的三口烧瓶中,将中间体3与丙混合,磁力搅拌2h,分散均匀后,加入次氯酸钠,在避光条件下室温反应6h,反应完成,减压蒸馏去除溶剂,真空干燥,得到多效抗菌剂;中间体3、丙酮、次氯酸钠的用量之比为62.6g:200mL:29.6;
[0030] 在次氯酸钠的作用下,中间体3分子中的N‑H键转变为N‑Cl键,得到多效抗菌剂;多效抗菌剂的结构如下所示:
[0031]
[0032] 制得的多效抗菌剂分子以螺环磷酸酯为中心,连接有两个环状卤胺结构,其中螺环磷酸酯具有良好的阻燃效果,并且拥有稳定的六元杂环结构,在燃烧时季戊四醇骨架会形成焦炭保护层,抑制PET基体的进一步燃烧,能与多效抗菌剂分子中N元素和木质素起协同作用,大幅增强了基体的阻燃性能;另外,两个环状卤胺结构引入大量的活性氯原子,具有广谱、高效的抗菌性能,并且相对于其他类型的抗菌剂来讲,不容易使微生物产生耐药性,稳定性、再生性和耐久性好,能与木质素起协同作用,大幅增强基体的抗菌性能。
[0033] 本发明的有益效果:
[0034] 1、本发明制得的母粒以PET回收料为原料,实现了资源的再利用,减轻了污染,对环境友好;
[0035] 2、通过对PET回收料进行预处理,除去了PET回收料的部分杂质,使原料更纯净;
[0036] 3、通过对木质素进行改性,改善了与PET基体的相容性,增强了母粒的力学性能和一定程度的抗菌性和阻燃性能;
[0037] 4、制得的多效抗菌剂能与改性木质素起协同作用,大幅增强了母粒的阻燃性能和抗菌性能;
[0038] 因此,本发明制得的母粒力学性能优异,还具有高效的抗菌性和阻燃性能,并且对环境友好,实现了资源的再利用在塑料回收利用技术领域具备重要应用价值。

具体实施方式

[0039] 下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
[0040] 实施例一
[0041] 制备多效抗菌剂:
[0042] S1、室温,氮气保护下在装有搅拌装置三口烧瓶中将14.7g异氰尿酸溶于100mL去离子水中,搅拌均匀后加入7.9g氢氧化钠,再将10.8g4‑氯‑1‑丁醇缓慢滴加到三口烧瓶中,在磁力搅拌作用下,室温充分反应8h,反应完成,用稀硫酸(质量分数12%)调节pH为6‑7,再用旋转蒸发仪除去溶剂,再用无水乙醇洗涤3‑4次,真空干燥,得到中间体1;
[0043] S2、室温,氮气保护下,在装有搅拌回流装置三口烧瓶中将34.3g三氯氧磷、13.6g季戊四醇和100mL无水乙腈混合均匀后,控制反应温度为65℃,搅拌反应6h,再将温度升高至120℃,回流反应直至无氯化氢气体产生,反应结束,冷却至室温,减压蒸馏除去溶剂,用二氯甲烷洗涤3‑4次,真空干燥,得到中间体2;
[0044] S3、在装有搅拌装置三口烧瓶中将42.2g中间体1、29.5g中间体2、30mL三乙胺和150mL甲苯混合搅拌均匀,加热至75℃,保温反应3h,反应完成,过滤除去三乙胺盐酸盐,旋蒸去除部分溶剂,再通过柱层析提纯(洗脱液采用乙酸乙酯/苯的混合溶剂,二者的体积比为3:1),旋蒸除去洗脱液,真空干燥,得到中间体3;
[0045] S4、在装有搅拌装置的三口烧瓶中,将62.6g中间体3与200mL丙酮混合,磁力搅拌2h,分散均匀后,加入29.6次氯酸钠,在避光条件下室温反应6h,反应完成,减压蒸馏去除溶剂,真空干燥,得到多效抗菌剂。
[0046] 实施例二
[0047] 制备多效抗菌剂:
[0048] S1、室温,氮气保护下在装有搅拌装置三口烧瓶中将29.4g异氰尿酸溶于200mL去离子水中,搅拌均匀后加入15.8g氢氧化钠,再将21.6g4‑氯‑1‑丁醇缓慢滴加到三口烧瓶中,在磁力搅拌作用下,室温充分反应8h,反应完成,用稀硫酸(质量分数12%)调节pH为6,再用旋转蒸发仪除去溶剂,再用无水乙醇洗涤3次,真空干燥,得到中间体1;
[0049] S2、室温,氮气保护下,在装有搅拌回流装置三口烧瓶中将68.6g三氯氧磷、27.2g季戊四醇和200mL无水乙腈混合均匀后,控制反应温度为65℃,搅拌反应6h,再将温度升高至120℃,回流反应直至无氯化氢气体产生,反应结束,冷却至室温,减压蒸馏除去溶剂,用二氯甲烷洗涤4次,真空干燥,得到中间体2;
[0050] S3、在装有搅拌装置三口烧瓶中将84.4g中间体1、59.0g中间体2、60mL三乙胺和300mL甲苯混合搅拌均匀,加热至75℃,保温反应3h,反应完成,过滤除去三乙胺盐酸盐,旋蒸去除部分溶剂,再通过柱层析提纯(洗脱液采用乙酸乙酯/苯的混合溶剂,二者的体积比为3:1),旋蒸除去洗脱液,真空干燥,得到中间体3;
[0051] S4、在装有搅拌装置的三口烧瓶中,将125.2g中间体3与400mL丙酮混合,磁力搅拌2h,分散均匀后,加入59.2g次氯酸钠,在避光条件下室温反应6h,反应完成,减压蒸馏去除溶剂,真空干燥,得到多效抗菌剂。
[0052] 实施例三
[0053] 制备改性木质素:
[0054] 将1g木质素加入到100mL乙醇水溶液(质量分数42%)中,超声分散均匀后,再加入4.6g硅烷偶联剂KH‑550,控制反应温度为85℃,保温反应5h,期间不断搅拌,反应完成,过滤,无水乙醇洗涤3次,真空干燥2h,得到改性木质素。
[0055] 实施例四
[0056] 制备改性木质素:
[0057] 将2g木质素加入到200mL乙醇水溶液(质量分数42%)中,超声分散均匀后,再加入9.2g硅烷偶联剂KH‑550,控制反应温度为85℃,保温反应5h,期间不断搅拌,反应完成,过滤,无水乙醇洗涤3次,真空干燥2h,得到改性木质素。
[0058] 实施例五
[0059] 制备预处理PET回收料:
[0060] 将1gPET回收料加入到粉碎机中粉碎后,加入到40mL水中,搅拌5min后,加入3.1g十二烷基苯磺酸钠,继续搅拌25min,过滤,用水洗涤3次后,100℃烘箱干燥2h,再加入到20mL四氢呋喃中,搅拌30min后,过滤,滤饼用乙醇溶液洗涤,100℃烘箱干燥1h,得到预处理PET回收料。
[0061] 实施例六
[0062] 制备预处理PET回收料:
[0063] 将2gPET回收料加入到粉碎机中粉碎后,加入到80mL水中,搅拌5min后,加入6.2g十二烷基苯磺酸钠,继续搅拌25min,过滤,用水洗涤3次后,100℃烘箱干燥2h,再加入到40mL四氢呋喃中,搅拌30min后,过滤,滤饼用乙醇溶液洗涤,100℃烘箱干燥1h,得到预处理PET回收料。
[0064] 实施例七
[0065] 将80g由实施例五制得的预处理PET回收料、10g由实施例三制得的改性木质素、6g由实施例一制得的多效抗菌剂、4g抗氧剂1010和3g硬脂酸在搅拌机中搅拌混合均匀,再投入到双螺杆挤出机中,熔融共混,挤出,造粒,得到基于回收pet材料的塑料母粒。
[0066] 实施例八
[0067] 将90g由实施例五制得的预处理PET回收料、15g由实施例三制得的改性木质素、12g由实施例一制得的多效抗菌剂、6g抗氧剂1010和4g硬脂酸锌在搅拌机中搅拌混合均匀,再投入到双螺杆挤出机中,熔融共混,挤出,造粒,得到基于回收pet材料的塑料母粒。
[0068] 实施例九
[0069] 将100g由实施例五制得的预处理PET回收料、20g由实施例三制得的改性木质素、18g由实施例一制得的多效抗菌剂、8g抗氧剂1010和5g硬脂酸镁在搅拌机中搅拌混合均匀,再投入到双螺杆挤出机中,熔融共混,挤出,造粒,得到基于回收pet材料的塑料母粒。
[0070] 对比例一
[0071] 使用同等质量市售的抗菌剂替换实施例九中的多效抗菌剂,其余步骤与实施例九相同,制得母粒。
[0072] 对比例二
[0073] 使用同等质量市售的磷系阻燃剂替换实施例九中的多效抗菌剂,其余步骤与实施例九相同,制得母粒。
[0074] 对比例三
[0075] 使用市售的再生PET母粒。
[0076] 将实施例七、八、九,对比例一、二、三,根据不同的测试标准,制成相应形状,进行如下的性能测试:
[0077] 采用国家标准GB/T 1040‑2006《塑料拉伸性能的测定》测定拉伸强度;
[0078] 采用国家标准GB/T 2406‑2008《塑料燃烧性能试验方法》测定极限氧指数;
[0079] 采用QB/T 2591‑2003A《抗菌塑料抗菌性能试验方法和抗菌效果》测定试样的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率;
[0080] 测得结果如下表所示:
[0081]
[0082] 由上表可知,本发明实施例制得的母粒力学性能好,并且抗菌性和阻燃性能都高于对比例,在塑料回收利用技术领域具备重要应用价值。
[0083] 在说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0084] 以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明,所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。
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