一种可调控结晶度的高韧性PET片材及其制备方法

专利2025-12-10  2


本发明涉及pet材料及其制备领域,特别涉及一种可调控结晶度的高韧性pet片材及其制备方法。


背景技术:

1、聚对苯二甲酸乙二酯(pet)是一种线型热塑性工程塑料,其分子结构规整,易于取向和结晶,重复单元中含有刚性苯环和极性酯基,分子链中的酯基和苯环形成共轭体系,使分子的刚性增大。pet具有优良的化学稳定性、耐磨性、耐热性和电绝缘性等特性,尤其是透明性好、绝缘性佳和较高的性价比,广泛应用于包装瓶、薄膜、合成纤维、电器等领域。随着食品、饮料行业的快速发展,pet瓶已成为矿泉水、碳酸饮料、果汁、茶饮料的首选包装。但由于pet在加工过程中,易于发生水解、热降解等作用,导致pet发生分子链断裂,特性粘度降低、脆性增大,制品成型加工过程中存在,韧性差,断裂伸长率低,成型周期长、冲击性能差等缺陷,制约了pet的应用,导致其大多数时候只能在低附加值的场景下使用。

2、为了提高pet的韧性,增加其使用场景与附加值,国内外研究团队,进行了众多的工艺探究,比如弹性体增韧改性,合金增韧改性,核壳聚合物增韧改性,工程塑料增韧改性,但其加工方式多为共混改性,在增加其韧性的同时,损害了pet本身的屈服强度,杨氏模量与其半透明的特性,其加工方式也相对较为复杂,成本较高,难以形成工业化的大幅度生产,难以实现pet的大规模应用。同时共混物与pet本身结构存在相当大的差异,导致其与pet的相容性不佳,制品存在大量缺陷,强度难以达到工程塑料的要求。


技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺点与不足,本发明的目的在于提供一种可调控结晶度的高韧性pet片材的制备方法,在冷却工艺与加工助剂协同调控下,调控pet片材结晶度与结晶速度,熔体强度,分子量;最后得到介于无定型态与半结晶态的高韧性pet片材,其屈服强度,断裂伸长率与冲击强度得到显著提升。

2、本发明的另一目的在于提供上述制备方法制备得到的可调控结晶度的高韧性pet片材。

3、本发明的目的通过以下技术方案实现:

4、一种可调控结晶度的高韧性pet片材的制备方法,包含以下步骤:

5、按质量份计,将100份pet纯料,0.5~2份含环氧基团的助剂,0.01~0.02份抗氧剂在混和机中混合,然后采用三螺杆塑化系统挤出成型,冷却,风干,切粒,干燥,得到pet母料,将pet母料置入模具中,放入平板硫化机中加工,在热压后30s内置入15~25℃的水中冷却,得到可调控结晶度的高韧性pet片材;

6、所述含环氧基团的助剂中,环氧当量为90~100,所述环氧基团有以下结构:

7、

8、优选的,所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂225中至少一种。

9、优选的,所述含环氧基团的助剂为p1901。

10、优选的,所述含环氧基团的助剂为1~1.5份。

11、优选的,所述混和机的速为10000~20000r/min,在混合机中混合的时长为5~20min。

12、优选的,所述三螺杆塑化系统中熔融共混温度段为190℃~270℃,螺杆转速为50~80转/分钟。

13、优选的,所述三螺杆塑化系统中混炼部分分为9个区,1区到9区温度依次设置为190℃、210℃、230℃、240℃、255℃、270℃、260℃、250℃、240℃。

14、优选的,所述平板硫化机在加工时,预热时间为20~30分钟,温度为260~280℃,热压压力为11~13mpa,热压时间为4~6min。

15、一种可调控结晶度的高韧性pet片材,由所述的可调控结晶度的高韧性pet片材的制备方法制备得到。

16、优选的,所述可调控结晶度的高韧性pet片材的结晶度为7.6%~13.45%。

17、本发明的原理为:

18、本发明采用特定的冷却手段和特定助剂,并且通过控制化学助剂含量,协同调控pet的结晶度与晶体结构,在两者的协同作用下,pet形成介于无定型态与半结晶结构之间的晶体结构,p1901中含有90~100环氧基团,能与pet分子链发生开环反应,使得pet分子链发生延伸且产生一定的支化结构,一定量的支化结构有利于结晶,因此样品的结晶度升高,其韧性产生了一定提升;当p1901含量在1%时,结晶度略有降低,且形成更多细密的小球晶,晶体结构达到更加合理的状态,所制备的pet片材的断裂伸长率最高可达699.8%,其屈服强度与冲击强度,杨氏模量等力学数据指标都有不同程度的提升。

19、与现有技术相比,本发明具有以下优点和有益效果:

20、(1)本发明基于特殊加工工艺与合理的助剂配比制备可调控结晶度的高韧性pet片材,合理的冷却工艺与加工助剂协同调控下,调整pet片材结晶度与结晶速度,熔体强度,分子量。最后得到介于无定型态与半结晶态的pet片材,其屈服强度,断裂伸长率与冲击强度得到显著提升。

21、(2)本发明在提升pet片材韧性的同时,同样也能使其屈服强度与杨氏模量得到一定的提升,使得其使用场景与使用范围更加丰富。而传统提升pet韧性方法多为使用增韧剂或加入另一组分弹性体,在提升其韧性的同时,pet会损失其作为工程塑料最重要的屈服强度与杨氏模量,导致其使用范围与使用场景受到限制。

22、(3)本发明通过物理加工方法与化学助剂协同作用调控pet片材的结晶度与晶体结构,其加工工艺更加简单,成本较低,使用价值更高,而合理的结晶度与晶体结构,对pet片材的屈服强度,断裂伸长率,冲击强度,杨氏模量都有正向的促进作用。



技术特征:

1.一种可调控结晶度的高韧性pet片材的制备方法,其特征在于,包含以下步骤:

2.根据权利要求1所述的可调控结晶度的高韧性pet片材的制备方法,其特征在于,所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂225中至少一种。

3.根据权利要求1所述的可调控结晶度的高韧性pet片材的制备方法,其特征在于,所述含环氧基团的助剂为p1901。

4.根据权利要求3所述的可调控结晶度的高韧性pet片材的制备方法,其特征在于,所述含环氧基团的助剂为1~1.5份。

5.根据权利要求1所述的可调控结晶度的高韧性pet片材的制备方法,其特征在于,所述混和机的速为10000~20000r/min,在混合机中混合的时长为5~20min。

6.根据权利要求1所述的可调控结晶度的高韧性pet片材的制备方法,其特征在于,所述三螺杆塑化系统中熔融共混温度段为190℃~270℃,螺杆转速为50~80转/分钟。

7.根据权利要求1所述的可调控结晶度的高韧性pet片材的制备方法,其特征在于,所述三螺杆塑化系统中混炼部分分为9个区,1区到9区温度依次设置为190℃、210℃、230℃、240℃、255℃、270℃、260℃、250℃、240℃。

8.根据权利要求1所述的可调控结晶度的高韧性pet片材的制备方法,其特征在于,所述平板硫化机在加工时,预热时间为20~30分钟,温度为260~280℃,热压压力为11~13mpa,热压时间为4~6min。

9.一种可调控结晶度的高韧性pet片材,其特征在于,由权利要求1~7任一项所述的可调控结晶度的高韧性pet片材的制备方法制备得到。

10.根据权利要求8所述的可调控结晶度的高韧性pet片材,其特征在于,结晶度为7.6%~13.45%。


技术总结
本发明公开了一种可调控结晶度的高韧性PET片材的制备方法,包含以下步骤:按质量份计,将100份PET纯料,0.5~2份含环氧基团的助剂,0.01~0.02份抗氧剂在混和机中混合,然后采用三螺杆塑化系统挤出成型,冷却,风干,切粒,干燥,得到PET母料,将PET母料置入模具中,放入平板硫化机中加工,在热压后30s内置入15~25℃的水中冷却,得到可调控结晶度的高韧性PET片材。本发明还公开了上述制备方法得到的高韧性PET片材。本发明的高韧性PET片材介于无定型态与半结晶态的高韧性PET片材,屈服强度,断裂伸长率与冲击强度得到显著提升。

技术研发人员:何和智,李沨清,朱治文,陆猷良
受保护的技术使用者:华南理工大学
技术研发日:
技术公布日:2024/7/25
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