專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高韌性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯共混物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高韌性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)共混物及其制備方法，特別是一種采用動(dòng)態(tài)硫化技術(shù)制備高韌性PET共混物的方法。
背景技術(shù)：
PET具有高強(qiáng)度、高剛性、良好的耐熱性、耐化學(xué)藥品性和電絕緣性能，因而廣泛應(yīng)用于纖維、薄膜及飲料瓶領(lǐng)域。然而，未經(jīng)改性的PET也存在一些內(nèi)在缺陷，如當(dāng)其作為工程塑料應(yīng)用時(shí)，韌性不足、結(jié)晶速率慢、受熱后尺寸穩(wěn)定性差等問(wèn)題就顯得非常突出。
為了提高PET的韌性，國(guó)內(nèi)外對(duì)PET/官能化彈性體的共混體系進(jìn)行了大量研究。塑料1998 27(2)33～36、高分子材料科學(xué)與工程1994 5(9)81～86、中國(guó)塑料2001 15(5)39～41、中國(guó)專(zhuān)利CN98102049.6分別報(bào)道了用乙烯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物(E-GMA)和乙烯-丙烯酸乙酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物(E-EA-GMA)、用馬來(lái)酸酐接枝的低密聚乙烯(LDPE-g-MAH)、用甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝的茂金屬催化聚乙烯(mPE-GMA)、用馬來(lái)酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-MAH)對(duì)PET增韌。這些官能化的彈性體的加入能使PET的抗沖擊性能有所提高，但是同時(shí)也會(huì)使PET的剛性，耐熱和耐溶劑性能下降。
在USP 3037954這篇文獻(xiàn)中公開(kāi)了靜態(tài)硫化技術(shù)和動(dòng)態(tài)硫化技術(shù)，動(dòng)態(tài)硫化技術(shù)是指可硫化的彈性體分散在樹(shù)脂狀的熱塑性聚合物中，并在連續(xù)攪拌和剪切聚合物共混物的同時(shí)使彈性體硫化。動(dòng)態(tài)硫化通常是制備新型熱塑性彈性體的方法，而將其應(yīng)用于官能化的彈性體增韌工程塑料的報(bào)道較為少見(jiàn)，在國(guó)內(nèi)專(zhuān)利CN03116291.6中報(bào)道了以動(dòng)態(tài)硫化技術(shù)制備超韌尼龍的方法，其采用的交聯(lián)劑為2，5-二甲基-2，5雙(叔丁過(guò)氧基)己烷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了在大幅提高PET韌性的同時(shí)，盡可能保持PET的其他性能，得到一種具有較好綜合性能的高韌性PET共混物。
本發(fā)明的高韌性PET共混物是由PET、帶有環(huán)氧基團(tuán)的彈性體和含氮的交聯(lián)劑組成的，其中PET的用量占共混物的50wt％～95wt％，帶有環(huán)氧基團(tuán)的彈性體的用量占共混物的5wt％～50wt％，含氮的交聯(lián)劑的用量占帶有環(huán)氧基團(tuán)的彈性體的0.3wt％～2wt％。
本發(fā)明所采用的PET的特性粘度為0.5～1.0dl/g。
本發(fā)明所采用的帶有環(huán)氧基團(tuán)的彈性體為乙烯-丙烯酸乙酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物或甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝的聚烯烴彈性體，如甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝聚乙烯、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物等。
本發(fā)明所采用的含氮的交聯(lián)劑為二氰二胺、2-甲基咪唑、2-乙基-4甲基咪唑、己二酸二酰肼、間苯二酸二酰肼、葵肼等。
本發(fā)明的高韌性PET共混物制備方法如下將PET、帶有環(huán)氧基團(tuán)的彈性體及含氮的交聯(lián)劑混合均勻后同時(shí)加入到雙螺桿擠出機(jī)中，其中PET的用量占共混物的50wt％～95wt％，帶有環(huán)氧基團(tuán)的彈性體的用量占共混物的5wt％～50wt％，含氮的交聯(lián)劑的用量占帶有環(huán)氧基團(tuán)的彈性體的0.3wt％～2wt％，在250～300℃的加工溫度和300～500rpm的主螺桿轉(zhuǎn)速下進(jìn)行擠出造粒，得到高韌性PET共混物。
本發(fā)明采用了動(dòng)態(tài)硫化的技術(shù)，其硫化過(guò)程是通過(guò)在加工過(guò)程中，含氮的交聯(lián)劑與環(huán)氧基團(tuán)發(fā)生開(kāi)環(huán)反應(yīng)，使得帶有環(huán)氧基團(tuán)的彈性體交聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，交聯(lián)的彈性體在擠出機(jī)的剪切作用下均勻地分散在PET連續(xù)相中。
本方法加工工藝簡(jiǎn)單，制得的高韌性PET共混物在室溫下的缺口沖擊強(qiáng)度可以達(dá)到616J/m。與未動(dòng)態(tài)硫化的材料相比，在達(dá)到相同的缺口沖擊強(qiáng)度時(shí)，動(dòng)態(tài)硫化后的材料的彈性體用量明顯減少，使其在得到良好韌性的同時(shí)還保持了一定的剛性。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，而不是限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1～5采用特性粘度為0.6dl/g的PET，以乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物(杜邦公司生產(chǎn)，商品名為PTW)為彈性體，以2-乙基-4甲基咪唑(EMI-2，4)為交聯(lián)劑，將各組分按表1中的配方混合均勻后，在255～260℃的加工溫度和400rpm的主螺桿轉(zhuǎn)速下用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，得到高韌性PET共混物。
擠出得到的高韌性PET共混物的粒子在真空干燥箱內(nèi)105℃下干燥12小時(shí)后在注塑機(jī)上注射標(biāo)準(zhǔn)試樣。試樣分別按照DIN-EN-ISO527、ISO179和ISO178標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行拉伸、沖擊和彎曲性能的測(cè)試。
表1不同交聯(lián)劑用量的配方及力學(xué)性能配方 對(duì)比例 1 2 3 4 5PET(wt％) 80 80 80 80 80 80PTW(wt％) 20 20 20 20 20 20*EMI-2，4(wt％) 0.5 1 1.5 2 3力學(xué)性能拉伸強(qiáng)度(MPa) 33.835.737.2 38.339.835.6扯斷伸長(zhǎng)率(％)662.0 587.0 608.0 582.5 408.1 358.8缺口沖擊強(qiáng)度(J/m) 354 407 429417 363 58彎曲強(qiáng)度(MPa) 50.250.852.7 52.955.551.5彎曲模量(MPa) 143114311471 147315521443*注表中EMI-2，4用量為占PTW的重量百分比由表1可以看出當(dāng)加入0.5％～2％EMI-2，4時(shí)，材料的扯斷伸長(zhǎng)率有所下降，而拉伸強(qiáng)度、缺口沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和彎曲模量都明顯增大。同時(shí)還可看到，當(dāng)EMI-2，4用量達(dá)到3％時(shí)，材料的各方面性能都大幅下降，這是由于過(guò)硫化以及過(guò)量的EMI-2，4促進(jìn)PET降解造成的實(shí)施例6～8采用特性粘度為0.6dl/g的PET，以乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物(杜邦公司生產(chǎn)，商品名為PTW)為彈性體，以2-乙基-4甲基咪唑(EMI-2，4)為交聯(lián)劑，將各組分按表2中的配方混合均勻后，在255～260℃的加工溫度和400rpm的主螺桿轉(zhuǎn)速下用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，得到高韌性PET共混物。
擠出得到的高韌性PET共混物的粒子在真空干燥箱內(nèi)105℃下干燥12小時(shí)后在注塑機(jī)上注射標(biāo)準(zhǔn)試樣。試樣分別按照DIN-EN-ISO527、ISO179和ISO178標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行拉伸、沖擊和彎曲性能的測(cè)試。
表2不同彈性體用量及采用和不采用動(dòng)態(tài)硫化的配方及力學(xué)性能配方 對(duì)比例 對(duì)比例 對(duì)比例6 78PET(wt％) 95 85 7095 85 70PTW(wt％) 5 15 305 15 30*EMI-2，4(wt％) 1 11力學(xué)性能拉伸強(qiáng)度(MPa) 51.84 39.17 27.26 53.09 44.5129.60扯斷伸長(zhǎng)率(％) 105.2 624.0 427.2 92.2591.5579.5缺口沖擊強(qiáng)度(J/m) 19 157534 37 223 616彎曲強(qiáng)度(MPa) 71.258.3 34.4 82.265.3 42.4彎曲模量(MPa) 21271616 963 22511832 1225*注表中EMI-2，4用量為占PTW的重量百分比由表2可以看出在相同的PTW用量下，進(jìn)行了動(dòng)態(tài)硫化的材料的扯斷伸長(zhǎng)率比未進(jìn)行動(dòng)態(tài)硫化的材料稍有下降，而拉伸強(qiáng)度、缺口沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和彎曲模量則均明顯增大。這說(shuō)明采用本發(fā)明的制備方法得到的高韌性PET具有良好的綜合性能，在得到良好韌性的同時(shí)還保持了一定的剛性。
權(quán)利要求
1.一種高韌性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯共混物的制備方法，其特征在于將聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、帶有環(huán)氧基團(tuán)的彈性體及含氮的交聯(lián)劑混合均勻后同時(shí)加入到雙螺桿擠出機(jī)中，其中聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的用量占共混物的50wt％～95wt％，帶有環(huán)氧基團(tuán)的彈性體的用量占共混物的5wt％～50wt％，含氮的交聯(lián)劑的用量占帶有環(huán)氧基團(tuán)的彈性體的0.3wt％～2wt％，在250～300℃的加工溫度和300～500rpm的主螺桿轉(zhuǎn)速下擠出造粒，得到高韌性的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯共混物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高韌性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯共混物的制備方法，其特征在于所采用的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度為0.5～1.0dl/g。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高韌性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯共混物的制備方法，其特征在于所采用的帶有環(huán)氧基團(tuán)的彈性體為乙烯-丙烯酸乙酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物或甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝的聚烯烴彈性體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高韌性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯共混物的制備方法，其特征在于所采用的含氮的交聯(lián)劑為二氰二胺、2-甲基咪唑、2-乙基-4甲基咪唑、己二酸二酰肼、間苯二酸二酰肼、葵肼。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高韌性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)共混物及其制備方法。這種高韌性PET共混物的組成為PET、含有環(huán)氧基團(tuán)的彈性體和含氮的交聯(lián)劑。在250～300℃的加工溫度下將上述成分加入到雙螺桿擠出機(jī)中，在剪切混合的同時(shí)，交聯(lián)劑會(huì)與環(huán)氧基團(tuán)發(fā)生開(kāi)環(huán)反應(yīng)使得帶有環(huán)氧基團(tuán)的彈性體交聯(lián)，交聯(lián)的彈性體分散在PET連續(xù)相中，可以有效地提高PET的抗沖擊性能。本發(fā)明提供的制備方法加工工藝簡(jiǎn)單，制得的高韌性PET共混物在具有良好的韌性的同時(shí)還保持了一定的剛性。
文檔編號(hào)C08L67/00GK1563185SQ20041001717
公開(kāi)日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2004年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月25日
發(fā)明者郜奇, 謝志赟, 白繪宇, 張勇, 張隱西, 張祥福, 周文, 翁永華 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)