一种PP-PET合金相容剂及其制备方法和应用与流程

一种pp-pet合金相容剂及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明涉及高分子助剂技术领域，具体是涉及一种pp-pet合金相容剂的制备方法，更具体地，涉及一种能够促进聚丙烯(pp)和聚对苯二甲酸乙二酯(pet)之间相容性的高分子助剂的制备方法。


背景技术：

2.pp和pet是两种常用的塑料，但由于它们的极性、结晶性和熔点差异很大，直接共混时会出现相分离、界面弱和力学性能差等问题。因此，需要添加相容剂来改善它们的共混性能。
3.pp/pet相容剂的应用领域主要有以下几方面：
4.塑料合金：通过添加相容剂，可以制备出具有优异综合性能的pp/pet塑料合金，如耐磨、耐热、耐化学、高强度、高刚性等。这种塑料合金可以用于汽车零部件、电子电器、包装材料等领域。
5.塑料改性：通过添加相容剂，可以改善pp或pet的某些性能，如增强、增韧、阻燃、抗静电等。这种改性塑料可以用于纤维、薄膜、容器等领域。
6.塑料回收：通过添加相容剂，可以提高废旧pp或pet的回收利用率，降低成本和环境污染。这种回收塑料可以用于建筑材料、农业材料等领域。
7.pp/pet相容剂的作用机理主要有两种：一是物理作用，即通过分子间的键合力或缔合力，降低pp和pet之间的界面张力，增加界面层厚度，减小分散相粒径，形成稳定的共混结构；二是化学作用，即通过引入反应性基团，使pp和pet发生化学交联或接枝反应，形成共价键或氢键，提高界面粘结强度，抑制相分离。


技术实现要素：

8.本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种pp-pet合金相容剂及其制备方法和应用。一般为提高pp/pet合金的相容性，需要加入增容剂，如接枝共聚物或其他极性化合物来减小界面张力，增加界面黏结强度，减小分散相尺寸。增容剂的种类、数量和接枝率是影响pp-pet合金性能的关键因素。因为pp/pet合金中冲击韧性很差，本发明选用poe起到增韧的作用，在保证性能的基础上，添加pp调节熔指，选用mah或/和gma作为接枝单体，为了提高接枝率，引入sebs或者苯乙烯作为第二接枝单体，提高了合金的冲击性能和相容性，且原材料来源广泛，加工过程简单易于实施，有利于控制成本。
9.为达到本发明的目的，本发明的pp-pet合金相容剂按重量份数计，包含poe 10～55份，pp 20～70份，引发剂0.02～0.8份，第一接枝单体0.4-1.5份，其中，所述第一接枝单体为mah或/和gma。
10.进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述pp-pet合金相容剂中还包含第二接枝单体，所述第二接枝单体为sebs或苯乙烯。
11.优选地，在本发明的一些实施方式中，所述sebs中加入了白油，以提高加工性能。
12.优选地，在本发明的一些实施方式中，所述pp-pet合金相容剂按重量份数计，包含poe 10～55份，pp 20～70份，引发剂0.02～0.8份，mah或/和gma 0.4-1.5份，sebs 15～40份，白油10-30份。
13.优选地，在本发明的一些实施方式中，所述pp-pet合金相容剂按重量份数计，包含poe 10～55份，pp 20～70份，引发剂0.02～0.8份，mah或/和gma 0.4-1.5份，苯乙烯0.3～0.6份。
14.进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述引发剂为dcp或/和双25。
15.另一方面，本发明还提供了一种上述pp-pet合金相容剂的制备方法，所述方法包含以下步骤：
16.(1)将pp、poe进行烘干处理，使含水率降至0.1％以下，备用；
17.(2)将第一接枝单体、第二接枝单体、引发剂加入到搅拌缸搅拌(如加入了sebs，需静置使白油充分地分散到sebs中去)；
18.(3)在步骤(2)的基础上加入pp、pp和poe，搅拌均匀待用；
19.(4)将混好的物料倒入双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒。
20.再一方面，本发明还提供了一种pp-pet合金相容剂的应用，所述应用为将所述相容剂加入到pp-pet合金中，加入量为pp-pet合金的3-15％。
21.进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述加入量为pp-pet合金的5-10％。
22.进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述pp-pet合金中pp和pet按5-8：2-5的质量比混合。
23.再一方面，本发明还提供了一种pp-pet合金，所述pp-pet合金中pp和pet按5-8：2-5的质量比混合，包含本发明前述pp-pet合金相容剂，且所述pp-pet合金相容剂的质量占比为pp-pet合金的3-15％，优选5-10％。
24.进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述pp-pet合金中还包含润滑剂；优选地，所述润滑剂为ebs。
25.进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述pp-pet合金中还包含抗氧剂；优选地，所述抗氧剂为抗氧剂1010和/或抗氧剂168。
26.再一方面，本发明还提供了一种所述pp-pet合金的制备方法，所述方法包含以下步骤：
27.(1)将pp和pet干燥，去除水分；
28.(2)将干燥后的pp和pet按所需质量比混合，并加入pp-pet合金相容剂，以及其他助剂(如有，例如润滑剂、抗氧剂)；
29.(3)将经步骤(2)混合好的原料进行熔融共混，控制好熔融温度和螺杆转速，然后送入双螺杆挤出机中挤出，将挤出的熔体经过冷却、切粒、干燥等后处理，得到pp-pet合金颗粒。
30.与现有技术相比，本发明的优点如下：
31.(1)本发明中相容剂可以通过与pp和pet分子之间相互作用，减轻或消除两种聚合物之间的相互斥效应，使其在混合时更好地相容。在pp-pet造粒的过程中，因为相容性的提高，可以改善其加工性能，得到粗细均匀，性能稳定的粒子，在注塑过程中，可以使之间表面光滑，并明显的抑制制件起皮、分层等现象的发生。
32.(2)因为pp本身具有一定的韧性，本发明的相容剂选择了聚烯烃弹性体，该弹性体与pp相具有良好的相容性，提高了基体的韧性，弥补了pet的脆性，pet具有良好的耐油、耐脂肪、耐稀酸、稀碱性能，耐大多数溶剂，并具有良好的阻隔性能，而该相容剂经过接枝改性也可以与pet的端基发生反应，因此提高了与pet的相容性，因此选用本发明的相容剂可以综合pp和pet的优点，得到出色的高分子合金材料。
附图说明
33.图1是未添加相容剂的pp/pet合金的扫描电镜照片；
34.图2是本发明实例3的pp/pet合金电镜照片，图中分散呈圆球状的为pet，可以看出实例3中pet的分布更为均匀，且分散相更为细小，在pet被拔出的坑洞中，图2中留下的坑洞周围以看到有明显的塑性形变，因此可以认为添加实施例3有更好的相容效果。
具体实施方式
35.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解，以下描述仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
36.本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
37.当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
38.此外，下面所描述的术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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是必须针对相同的实施例或示例。而且，本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
39.本发明中使用的设备信息如下表所示。
[0040][0041][0042]
本发明所述pp-pet合金相容剂的制备方法包含以下步骤：
[0043]
(1)将sebs、pp、poe进行烘干处理，使含水率降至0.1％以下，备用；
[0044]
(2)将第一接枝单体、第二接枝单体、引发剂加入到搅拌缸搅拌(如加入了sebs，需静置16-32h使白油充分地分散到sebs中去)；
[0045]
(3)在步骤(2)的基础上加入pp、pp和poe，搅拌均匀待用；
[0046]
(4)将混好的物料倒入双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒。
[0047]
其中，熔融挤出造粒的加工条件如下：
[0048]
温区1234567机头温度下限80100140170170170170150温度上限160170190210210210210190
[0049]
螺杆挤出机转速在200～300rpm之间，高速搅拌缸的转速在300～600rpm之间，搅拌时间2～7分钟。
[0050]
本发明中测试用pp-pet合金的制备方法主要有以下步骤：
[0051]
(1)将pp和pet在干燥箱中干燥，去除水分；
[0052]
(2)将干燥后的pp和pet按7：3的质量比混合，并加入10％的pp-pet合金相容剂、润滑剂ebs和抗氧剂1010；
[0053]
(3)将混合好的原料进行熔融共混，控制好熔融温度和螺杆转速；然后送入双螺杆挤出，将挤出的熔体经过冷却、切粒、干燥等后处理，得到pp-pet合金颗粒。
[0054]
其中，制作试验粒子即pp-pet合金熔融共混的条件如下：
[0055]
温区1234567机头温度下限130150170190210210210180温度上限160180210230250250250230
[0056]
螺杆挤出机转速在250～400rpm之间
[0057]
得到pp-pet合金颗粒后按以下条件注塑：
[0058]
温区12345温度下限210210230230230温度上限240240260260260
[0059]
其中，注塑压力30～70mpα之间，保压压力30～70mpα，保压时间3～30s。
[0060]
将制得的树脂注塑成标准样条，得到力学测试数据(其中，拉伸强度、断裂伸长率
检测标准为gb/t1040-92，冲击强度检测标准为gb/t1843—2008)、熔融指数(在190℃，2.16kg的条件下测得，检测标准为gb/t3682-2000)和sem扫描电镜。
[0061]
以下为本发明实例1-8及对比例中各组分用量(％)表和效果检测结果。
[0062][0063]
与佳易容相容剂江苏有限责任公司的《不同相容剂对pp/pet合金性能的影响》论文中表2所示实例比较，本发明的pp-pet合金相容剂对合金力学性能的提升显著更优。
[0064]
冲击强度表征增韧作用，熔指表征增容作用，由上表可知，本发明的相容剂对合金可以起到良好的增韧和增容作用。根据实施例的结果可知，熔指的高低会影响到该合金的冲击性能和相容性，因此适当的添加pp调节熔指。pet中具有苯环，为了提升聚烯烃基体与pet的相容性，因此选用同时具有苯环和聚烯烃结构且为柔性的sebs作为备选，同时加入白油以提升加工性能。在选用接枝单体的过程中，由于mah结构的性质，单体之间很难发生加成反应，因此为了提高接枝率，需要引入第二接枝单体，这里从pet的结构考虑选用苯乙烯。而pet的端基为羧基或羟基，而环氧基理论上拥有着比mah更高的活性，因此具有环氧基的gma也可被选作第一单体添加进相容剂中。
[0065]
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种pp-pet合金相容剂，其特征在于，所述pp-pet合金相容剂按重量份数计，包含poe10～55份，pp20～70份，引发剂0.02～0.8份，第一接枝单体0.4-1.5份，其中，所述第一接枝单体为mah或/和gma。2.根据权利要求1所述的pp-pet合金相容剂，其特征在于，所述pp-pet合金相容剂中还包含第二接枝单体，所述第二接枝单体为sebs或苯乙烯；优选地，所述sebs中加入了白油。3.根据权利要求2所述的pp-pet合金相容剂，其特征在于，所述pp-pet合金相容剂按重量份数计，包含poe10～55份，pp20～70份，引发剂0.02～0.8份，mah或/和gma0.4-1.5份，sebs15～40份，白油10-30份。4.根据权利要求2所述的pp-pet合金相容剂，其特征在于，所述pp-pet合金相容剂按重量份数计，包含poe10～55份，pp20～70份，引发剂0.02～0.8份，mah或/和gma0.4-1.5份，苯乙烯0.3～0.6份。5.根据权利要求1所述的pp-pet合金相容剂，其特征在于，所述引发剂为dcp或/和双25。6.权利要求1-5任一项所述pp-pet合金相容剂的制备方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：(1)将pp、poe进行烘干处理，使含水率降至0.1％以下，备用；(2)将第一接枝单体、第二接枝单体、引发剂加入到搅拌缸搅拌，如加入了sebs，需静置使白油充分地分散到sebs中去；(3)在步骤(2)的基础上加入pp、pp和poe，搅拌均匀待用；(4)将混好的物料倒入双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒。7.权利要求1-5任一项所述pp-pet合金相容剂的应用，其特征在于，所述应用为将所述相容剂加入到pp-pet合金中，加入量为pp-pet合金的3-15％。8.根据权利要求7所述pp-pet合金相容剂的应用，其特征在于，所述加入量为pp-pet合金的5-10％；优选地，所述pp-pet合金中pp和pet按5-8：2-5的质量比混合。9.一种pp-pet合金，其特征在于，所述pp-pet合金中pp和pet按5-8：2-5的质量比混合，包含权利要求1-5任一项所述pp-pet合金相容剂，且所述pp-pet合金相容剂的质量占比为pp-pet合金的3-15％，优选5-10％。10.根据权利要求9所述的pp-pet合金，其特征在于，所述pp-pet合金中还包含润滑剂；优选地，所述润滑剂为ebs；优选地，所述pp-pet合金中还包含抗氧剂；优选地，所述抗氧剂为抗氧剂1010和/或抗氧剂168。

技术总结
本发明属于高分子助剂技术领域，公开了一种PP-PET合金相容剂及其制备方法和应用。所述PP-PET合金相容剂按重量份数计，包含POE10～55份，PP20～70份，引发剂0.02～0.8份，第一接枝单体0.4-1.5份，其中，所述第一接枝单体为MAH或/和GMA；优选地，所述PP-PET合金相容剂中还包含第二接枝单体，所述第二接枝单体为SEBS或苯乙烯。本发明选用POE起到增韧的作用，在保证性能的基础上，添加PP调节熔指，选用MAH或/和GMA作为接枝单体，为了提高接枝率，引入SEBS或者苯乙烯作为第二接枝单体，提高了合金的冲击性能和相容性，且原材料来源广泛，加工过程简单易于实施，有利于控制成本。有利于控制成本。有利于控制成本。


技术研发人员：林静云 薄桂强 赵平 张发饶 占建军
受保护的技术使用者：宁波能之光新材料科技股份有限公司
技术研发日：2023.07.17
技术公布日：2023/10/5