專利名稱：一種聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(pet)管材及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚酯管材，特別涉及到采用聚對(duì)苯二甲酸乙二酯組合物制備的管材和加工制造方法。
PET是一種綜合性能優(yōu)良的聚合物，具有高強(qiáng)度、高剛性、耐溶劑性和耐熱性。PET作為性能優(yōu)異的工程塑料，主要用于汽車、家電、辦公自動(dòng)化設(shè)備的各種部件及電氣與計(jì)算機(jī)的精密接插件中。但是由于它的結(jié)晶速度慢、在高剪切作用下熔體粘度低，限制了它的快速成型和應(yīng)用領(lǐng)域。
塑料管道與金屬、水泥管道相比，具有輸送能耗低、耐腐蝕性好、內(nèi)壁光滑等優(yōu)點(diǎn)，所以近年來(lái)發(fā)展相當(dāng)迅速，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。由于PET具有高模量、高強(qiáng)度，用它制作的管道可以在更大的范圍內(nèi)代替金屬和其它材質(zhì)的管道，有廣闊的應(yīng)用前景。
采用通用的PET樹(shù)脂進(jìn)行管材擠出，由于熔體的結(jié)晶速度慢和熔體的強(qiáng)度低，通常不能獲得理想的PET管材。日本特許公開(kāi)昭62-290750中公開(kāi)一種PET組合物及其管材，其組合物由PET、成核劑、成核促進(jìn)劑和脫模劑組成。所述組合物僅可以制成外徑為6mm的小管材，同時(shí)并未公開(kāi)低特性粘數(shù)PET組合物的實(shí)例。日本特許公開(kāi)昭55-32641中公開(kāi)了一種PET管材的制備方法，該制法制成的管材管徑為23mm，且制備工藝要求復(fù)雜。
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有中PET管材規(guī)格單一且制備工藝復(fù)雜的缺點(diǎn)，而提供一種采用PET、帶活性基團(tuán)的乙烯共聚物、成核劑、擴(kuò)鏈劑組合物制得的管材及其制備方法。
本發(fā)明的PET管材，其原料是PET組合物，該組合物包括以下組份和含量(重量份)PET 70～99，帶活性基團(tuán)的乙烯共聚物0～30，成核劑0.05～5，擴(kuò)鏈劑0.05～3，助劑0.02～3。
上述的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯是按現(xiàn)有的各種工業(yè)方法生產(chǎn)的，其特性粘數(shù)為0.60～1.20dL/g。它是均聚聚酯或共聚聚酯及其兩者的混合物，其混合比為7∶3～3∶7。所述的均聚聚酯是指對(duì)苯二甲酸與乙二醇采用直接酯化法生產(chǎn)或?qū)Ρ蕉柞ヅc乙二醇采用酯交換法生產(chǎn)的聚合物；所述的共聚聚酯是指對(duì)苯二甲酸和間苯二甲酸與乙二醇的共聚物或?qū)Ρ蕉姿崤c乙二醇和1，4-羥甲基環(huán)己烷的共聚物。
上述的帶活性基團(tuán)的乙烯共聚物，可以是乙烯與帶活性基團(tuán)的單體共聚的產(chǎn)物，這種共聚單體包括丙烯酸、甲基丙烯酸等；也可以是乙烯與不帶活性基團(tuán)的單體共聚，共聚物再與帶活性基團(tuán)的單體接枝形成帶活性基團(tuán)的乙烯共聚物。這種共聚單體包括丙烯-1、丁烯-1、己烯-1、辛烯-1、4-甲基戊烯-1、醋酸乙烯酯等，接枝的活性單體有丙烯酸、丙烯酸正丁酯、馬來(lái)酸酐、富馬酸、富馬酸酐、衣康酸、檸康酸、環(huán)氧丙烷丙基三甲基硅烷、甲基丙烯酸環(huán)氧甘油酯、2-異丙烯基-2-惡唑啉，如乙烯-1-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯或乙烯-正丁基丙烯酸酯共聚物接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯。本發(fā)明組合物中帶活性基團(tuán)的乙烯共聚物的活性基團(tuán)還包括羧酸鹽基，它通常是帶羧酸基或酸酐基團(tuán)的乙烯共聚物的離子化產(chǎn)物，離子有鈉離子、鉀離子、鋅離子，如三元乙丙橡膠接枝丙烯酸的鈉鹽或乙烯-丙烯酸共聚物的鉀鹽。。
本發(fā)明組合物采用的帶活性基團(tuán)的乙烯共聚物可以是滿足上述要求的一種共聚物單獨(dú)使用，也可以是幾種共聚物并用。
上述的成核劑是指在PET熔體冷卻過(guò)程中降低PET的成核界面自由能、促進(jìn)PET結(jié)晶成核作用的物質(zhì)，如金屬氧化物、粘土類、無(wú)機(jī)鹽類及有機(jī)酸的堿金屬鹽類。金屬氧化物有二氧化鈦、氧化鋅、氧化鎂、三氧化二鋁等，粘土類有云母、蒙脫土、滑石粉等，無(wú)機(jī)鹽類有硫酸鋇、碳酸鎂、磷酸鈣等，有機(jī)酸的堿金屬鹽類有苯甲酸鈉、安息香酸鈉、硬脂酸鈣等。本發(fā)明采用的成核劑可以是符合上述要求的一種或幾種成核劑并用。
上述的擴(kuò)鏈劑是指能夠使PET的熔體粘度和熔體強(qiáng)度增大的化合物，它通常是帶兩個(gè)或兩個(gè)以上官能團(tuán)的化合物，這些官能團(tuán)包括環(huán)氧基團(tuán)、惡唑啉基團(tuán)、異氰酸酯基團(tuán)等，如N，N-二環(huán)氧丙基苯甲酰胺、1，3-苯撐-雙(2-惡唑啉)、二異氰酸甲苯酯、N，N，N′，N′-四縮水甘油酯-4，4′-二氨基二苯甲烷等。
上述的助劑包括穩(wěn)定劑、流動(dòng)改性劑、著色劑、分散劑等各種助劑。例如，瑞士汽巴精化的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(Irganox 1010)、3，5-二叔丁基-4-羥基芐基磷酸二乙酯(Irganox 1222)、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4，6-二叔戊基苯酚(Tinuvin 328)以及三苯基磷酸酯、三甲基磷酸酯等熱穩(wěn)定劑和光穩(wěn)定劑。這些穩(wěn)定劑可以單獨(dú)或復(fù)合使用，在組合物中的添加量為樹(shù)脂重量的0.01～1％；較佳用量為樹(shù)脂重量的0.01～0.5％。著色劑可以用色粉或色母粒的形式加入，依所需顏色和遮蓋率而定，無(wú)特殊要求。分散劑主要用于色粉或色母粒的分散，可以是聚乙烯蠟、氯化聚乙烯蠟、聚丙烯蠟等，其用量與著色劑的用量相當(dāng)。
本發(fā)明提供了一種聚對(duì)苯二甲酸乙二酯管材的制備方法按下列順序步驟進(jìn)行(1)按重量比將聚對(duì)苯二甲酸乙二酯70～99、帶活性基團(tuán)的乙烯共聚物0～30、成核劑0.05～5、擴(kuò)鏈劑0.05～5和適當(dāng)助劑放入預(yù)混合設(shè)備中混合均勻，形成混合物；(2)將混合物加入熔融混合設(shè)備(單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)、雙輥混煉機(jī)等)在270～290℃使物料熔融混合均勻，得到組合物；(3)將這種組合物在225～270℃經(jīng)擠出成型機(jī)頭制成直徑為8～90mm、壁厚為0.1～3mm的管材，管材的擠出速度為1.5～16m/min。這種管材具有高的爆破強(qiáng)度和高的使用壓力，適用于農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉體系和其他流體輸送系統(tǒng)。
本發(fā)明采用較多量聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、較少量帶活性基團(tuán)的乙烯共聚物、成核劑、擴(kuò)鏈劑和包括穩(wěn)定劑、著色劑、分散劑制造的管材，具有均衡的剛性和抗沖擊性，優(yōu)良的防老化性能和較長(zhǎng)的使用壽命，管材在23℃的爆破壓力(按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 6674-86中4.4進(jìn)行)為3～14MPa。這種管材能夠滿足節(jié)水灌溉體系對(duì)管材使用的各種要求。
本發(fā)明的內(nèi)容可以通過(guò)下列實(shí)施例進(jìn)一步補(bǔ)充解釋，但是不能認(rèn)為本發(fā)明僅僅限于這些實(shí)施例。實(shí)施例1將準(zhǔn)確稱取的特性粘數(shù)為0.63dL/g的PET 18Kg、乙烯-1-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯6.25Kg和二氧化鈦(TiO2)0.125Kg、苯甲酸鈉0.125Kg、N，N-二環(huán)氧丙基苯甲酰胺0.375Kg、Irganox 1010 0.05Kg、Irganox 1222 0.05Kg、聚乙烯蠟0.025Kg置于高速攪拌機(jī)中混合均勻?；旌狭显陔p螺桿擠出機(jī)中熔融擠出、冷卻、造粒，機(jī)筒溫度為225～280℃，機(jī)頭溫度為260℃。所得PET組合物在110℃真空干燥24小時(shí)后在單螺桿管材擠出機(jī)組上進(jìn)行管材擠出，單螺桿擠出機(jī)的機(jī)筒溫度為225～290℃，機(jī)頭的溫度為240℃，采用真空定徑，所得管材的外壁直徑為12mm，壁厚為0.5mm，擠出速度為16m/min。管材在23℃的爆破壓力(按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 6674-86中4.4進(jìn)行)為3MPa。實(shí)施例2將準(zhǔn)確稱取的特性粘數(shù)為0.94dL/g的PET 21.5Kg、三元乙丙橡膠接枝丙烯酸的鈉鹽2.1Kg和蒙脫土1.0Kg、二異氰酸甲苯酯0.275Kg、Irganox 1010 0.05Kg、Irganox 1222 0.05Kg、聚乙烯蠟0.025Kg置于高速攪拌機(jī)中混合均勻。混合料在雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出、冷卻、造粒，機(jī)筒溫度為225～280℃，機(jī)頭溫度為260℃。所得PET組合物在110℃真空干燥24小時(shí)后在單螺桿管材擠出機(jī)組上進(jìn)行管材擠出，單螺桿擠出機(jī)的機(jī)筒溫度為225～270℃，機(jī)頭的溫度為258℃，采用真空定徑，所得管材的外壁直徑為50mm，壁厚為2mm，擠出速度為3m/min。管材在23℃的爆破壓力(按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 6674-86中4.4進(jìn)行)為10MPa。實(shí)施例3將準(zhǔn)確稱取的特性粘數(shù)為0.74dL/g的PET 7Kg、特性粘數(shù)為0.73dL/g的對(duì)苯二甲酸與乙二醇和1，4-羥甲基環(huán)己烷的共聚聚酯16.3Kg、乙烯-丙烯酸共聚物的鉀鹽1.2Kg和蒙脫土0.1Kg、二異氰酸甲苯酯0.275Kg、Irganox 1010 0.05Kg、Irganox1222 0.05Kg、聚乙烯蠟0.025Kg置于高速攪拌機(jī)中混合均勻?；旌狭显陔p螺桿擠出機(jī)中熔融擠出、冷卻、造粒，機(jī)筒溫度為225～280℃，機(jī)頭溫度為260℃。所得PET組合物在110℃真空干燥24小時(shí)后在單螺桿管材擠出機(jī)組上進(jìn)行管材擠出，單螺桿擠出機(jī)的機(jī)筒溫度為225～270℃，機(jī)頭的溫度為248℃，采用真空定徑，所得管材的外壁直徑為25mm，壁厚為1mm，擠出速度為5m/min。管材在23℃的爆破壓力(按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 6674-86中4.4進(jìn)行)為6MPa。實(shí)施例4將準(zhǔn)確稱取的特性粘數(shù)為0.73dL/g的對(duì)苯二甲酸與乙二醇和1，4-羥甲基環(huán)己烷的共聚聚酯7.35Kg、特性粘數(shù)為1.02dL/g的PET 17.15Kg和硫酸鋇0.2Kg、N，N，N′，N′-四縮水甘油酯-4，4′-二氨基二苯甲烷0.2Kg、Irganox 1010 0.05Kg、Irganox1222 0.05Kg置于高速攪拌機(jī)中混合均勻?；旌狭显趩温輻U管材擠出機(jī)組上直接擠出管材，機(jī)筒溫度為225～270℃，機(jī)頭溫度為250℃，采用真空定徑，所得管材外壁直徑為73mm，壁厚為2.5mm，擠出速度為2.5m/min。管材在23℃的爆破壓力(按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 6674-86中4.4進(jìn)行)為12MPa。實(shí)施例5將準(zhǔn)確稱取的特性粘數(shù)為0.85dL/g的對(duì)苯二甲酸與間苯二甲酸和乙二醇的共聚聚酯46Kg、乙烯-正丁基丙烯酸酯共聚物接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯3Kg和二氧化鈦(TiO2)0.1Kg、苯甲酸鈉0.1Kg、1，3-苯撐-雙(2-惡唑啉)0.6Kg、Irganox 10100.1Kg、Irganox 1222 0.1Kg置于高速攪拌機(jī)中混合均勻。混合料在單螺桿管材擠出機(jī)組上直接擠出管材，機(jī)筒溫度為210～270℃，機(jī)頭溫度為253℃，采用真空定徑，所得管材外壁直徑為90mm，壁厚為3mm，擠出速度為1.5m/min。管材在23℃的爆破壓力(按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 6674-86中4.4進(jìn)行)為14MPa。
權(quán)利要求
1.一種聚對(duì)苯二甲酸乙二酯管材，其特征在于所述的原料是聚對(duì)苯二甲酸乙二酯組合物，該組合物包括如下組份和含量(重量份)聚對(duì)苯二甲酸乙二酯70-99，帶活性基團(tuán)的乙烯共聚物0～30，成核劑0.05～5，擴(kuò)鏈劑0.05～3，助劑0.02～3，上述聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的特性粘數(shù)為0.60～1.20dL/g，上述的成核劑是二氧化鈦、蒙脫土、硫酸鋇或苯甲酸鈉，上述的擴(kuò)鏈劑是N，N-二環(huán)氧丙基苯甲酰胺、1，3-苯撐-雙(2-惡唑啉)、二異氰酸甲苯酯或N，N，N,N′，N′-四縮水甘油酯-4，4′-二氨基二苯甲烷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚對(duì)苯二甲酸乙二酯管材，其特征在于所述的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯是均聚聚酯、共聚聚酯或兩者以3∶7～7∶3的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種聚對(duì)苯二甲酸乙二酯管材，其特征在于所述的共聚聚酯是對(duì)苯二甲酸與間苯二甲酸和乙二醇的共聚物。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種聚對(duì)苯二甲酸乙二酯管材，其特征在于所述的共聚聚酯是對(duì)苯二甲酸與乙二醇和1，4-羥甲基環(huán)己烷的共聚物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚對(duì)苯二甲酸乙二酯管材，其特征在于所述的帶活性基團(tuán)的乙烯共聚物是乙烯-1-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯或乙烯-正丁基丙烯酸酯共聚物接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚對(duì)苯二甲酸乙二酯管材，其特征在于所述的帶活性基團(tuán)的乙烯共聚物是三元乙丙橡膠接枝丙烯酸的鈉鹽或乙烯-丙烯酸共聚物的鉀鹽。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚對(duì)苯二甲酸乙二酯管材的制備方法，其特征在于按下列順序步驟進(jìn)行(1)按重量份將聚對(duì)苯二甲酸乙二酯70～99、帶活性基團(tuán)的乙烯共聚物0～30、成核劑0.05～5、擴(kuò)鏈劑0.05～3和助劑0.02～3放入預(yù)混合設(shè)備中混合均勻，形成混合物；(2)將形成的混合物放入擠出機(jī)，在270～290℃使物料熔融混合均勻；(3)熔融混合均勻的物料經(jīng)成型機(jī)頭在225～270℃擠出、真空冷卻定型。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚對(duì)苯二甲酸乙二酯管材的制備方法，其特征在于所述的管材是直徑為8～90mm、壁厚為0.1-3mm的管材。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚對(duì)苯二甲酸乙二酯管材及其制備方法。該管材由聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、帶活性基團(tuán)的乙烯共聚物、成核劑和擴(kuò)鏈劑的組合物在220～270℃經(jīng)熔融擠出制備而成,其管材外徑為8～90mm、壁厚為0.1～3mm,爆破強(qiáng)度為3～14MPa,所得管材適用于農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉體系和其他流體輸送系統(tǒng)。
文檔編號(hào)B29D23/00GK1263128SQ0010084
公開(kāi)日2000年8月16日 申請(qǐng)日期2000年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月17日
發(fā)明者馮威, 王篤金, 胡先波, 黃皓浩, 關(guān)家玉, 劉學(xué)新, 徐端夫 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所