软质纳米微区增韧PET复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种软质纳米微区增韧PET复合材料及其制备方法，该增韧PET复合材料包括以下质量百分比组分：聚对苯二甲酸乙二醇酯80～93％，多孔性纳米无机粉体1～5％，液态低聚物5～10％，极性接枝物1～5％，抗氧剂适量。本发明专利技术将PET经冷却后磨成粉状，利用液态低聚物浸渍纳米无机粉体，使纳米无机粉体充分被液态低聚物浸渍吸收，形成软质又具备弹性的球型纳米结构，并选用极性接枝物改善纳米无机粉体表面的润湿特性，使其能够均匀分散在PET基体中，软质的纳米微区在PET中发挥增韧的作用。添加本发明专利技术的增韧复合材料生产的PET片材具有优良的冲击性能，且保持了良好的光学性能。

Soft nano micro area toughened PET composite material and preparation method thereof

The invention discloses a soft nano micro toughened PET composite material and the preparation method of the toughened PET composite material comprises the following components: the mass fraction of polyethylene terephthalate from 80 to 93%, porous nano inorganic powder 1 ~ 5%, 5 ~ 10% oligomer, polarity 1 ~ g-mah 5%, the amount of antioxidant. The invention of PET after cooling by liquid impregnation powdered, oligomer nano inorganic powder, the nano inorganic powder is fully impregnated oligomer absorption, forming soft with spherical nano elastic structure, and the polar grafted polymer to improve wetting properties of nano inorganic powder surface, which can be uniformly dispersed in the PET matrix, the micro nano soft zone play a toughening effect in PET. The PET sheet produced by the toughening composite material of the present invention has excellent impact properties and maintains good optical properties.

【技术实现步骤摘要】
软质纳米微区增韧PET复合材料及其制备方法
本专利技术涉及软质纳米微区增韧PET复合材料及其制备方法，属于PET改性材料

技术介绍
聚对苯二甲酸乙二醇酯(英文缩写：PET)具有优良的电绝缘性、耐热性和耐化学药品性等优异性能，已广泛应用于纤维、薄膜以及片材等生产领域。PET材料价格低，综合性能优异，易于回收，比不环保的聚氯乙烯(PVC)有较强的市场竞争力，因此，市场中PET材料有逐步替代PVC的趋势。但由于PET具有脆性大、冲击性能差等缺点，限制了其在包装、电子、电器、汽车、机械等领域的应用。中国专利ZL200810198221.9增韧改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料及其制备方法公开一种高韧性聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料及其制备方法。其主要成分包括以下：PET基体、弹性体、无机纳米材料和表面处理剂，并采用比较简单的方法获得了弹性体包覆填料的软壳-硬壳结构，从而制得具有高韧性和较高刚性的复合材料。实现弹性体、纳米碳酸钙协同增韧聚对苯二甲酸乙二醇酯，扩大其应用范围，并降低材料的成本。但是，经过表面处理的无机纳米材料虽然降低了分子间的团聚，但与PET界面作用差，丧失了纳米粒子高活性的特点，达不到理想的增韧效果。中国专利ZL200410017174.5也公开了一种高韧性聚对苯二甲酸乙二醇酯共混物及其制备方法。这种高韧性PET共混物的组成为PET、含有环氧基团的弹性体和含氮的交联剂。在250-300℃的加工温度下将上述成分加入到双螺杆挤出机中，在剪切混合的同时，交联剂会与环氧基团发生开环反应，使带有环氧基团的弹性体交联，交联的弹性体分散在PET连续相中，可以提高PET的抗冲击性能，但同时也造成了体系刚性、强度、耐热性能等严重下降。综上，不论是利用弹性体增韧还是用无机纳米材料协同弹性体增韧的方法，在提高增韧效果的同时没有考虑复合增韧时对制品透明性的影响。
技术实现思路
本专利技术目的是克服了现有技术的不足，提供一种可以添加入PET片材生产的软质纳米微区增韧PET复合材料，能使PET片材实现增韧的效果，又保持良好的光学性能。本专利技术的另一目的是提供一种上述增韧PET复合材料的制备方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：软质纳米微区增韧PET复合材料，其特征在于包括以下质量百分比组分：本专利技术中的聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘数为0.65～0.80dl/g，优选特性粘数为0.76dl/g。本专利技术中的多孔性纳米无机粉体为纳米碳酸钙或纳米二氧化硅，所述多孔性纳米无机粉体的粒径为15～50nm，优选粒径为30～50nm，多孔纳米无机粉体的比表面积在150m2/g以上。纳米无机粉体具有强大的比表面能造成了粒子间的团聚，粒径越小，团聚越严重，越不容易分散均匀。本专利技术中的液态低聚物为聚氨酯树脂低聚物、丙烯酸树脂低聚物、醋酸乙烯树脂低聚物中的一种；本专利技术中的低聚物是指由10-20个重复单元所组成的聚合物。本专利技术中的软质纳米微区增韧PET复合材料，其特征在于所述的极性接枝物为POE-g-MAH、EPDM-g-MAH、SEBS-g-MAH中的一种。纳米无机粉体，其粒子表面亲水疏油，与连续相PET界面结合力较差，当受到外力冲击时，易造成界面缺陷，导致材料性能下降，因此，利用液态低聚物浸渍纳米无机粉体使其能够充分填充，得到充满液态低聚物的纳米无机粉体，具备弹性体的作用。但是单纯浸渍后的纳米无机粉体与连续相PET界面结合力较弱的问题还未解决。因此，还需要对纳米无机粉体进行接枝改性，采用极性接枝物进行表面改性，有效阻止纳米无机粉体的团聚，改善其分散性。选择POE-g-MAH、EPDM-g-MAH、SEBS-g-MAH等这类极性接枝物能够改善纳米无机粉体的润湿特性，可以定向吸附在纳米无机粉体表面，使其具有电荷特性并形成吸附层，阻止纳米无机粉体发生团聚现象，从而改善纳米无机粉体在连续相中的分散性。如：纳米碳酸钙表面的CO32-离子有较大的比例能够被大气中的水分吸附取代，而水解。反应过程如下：经过表面接枝后的纳米碳酸钙颗粒作用于PET复合材料，能够吸附在PET表面，纳米碳酸钙掺杂于聚酯分子间，使分子链排列疏松，增大与基体的接触面积，从而改善其分散性。而且其表面效应还可使碳酸钙与聚酯分子形成较强的化学键或氢键，改变聚酯分子表面取向，增强与聚酯聚合物的界面粘结强度。经表面接枝改性后的多孔性纳米碳酸钙颗粒可以很好的填充PET表面的微孔和沟槽，提高了聚合物表面密度，减少了材料在复合过程中产生空隙缺陷。另外由于纳米碳酸钙在聚酯表面分散程度较好，而且其含有羟基，在与接枝物构成的界面结构上能部分形成氢键和共价键，减少基体受力时的应力集中现象，有效地发挥了纳米粒子增强增韧的作用。纳米二氧化硅的表面同样有大量羟基，与极性接枝物有良好的亲和作用。本专利技术上述的软质纳米微区增韧PET复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：a、将聚对苯二甲酸乙二醇酯在深冷条件下冷却后，磨成粉末状备用；b、将多孔性纳米无机粉体用液态低聚物浸渍，搅拌后再浸渍一段时间，2小时左右，使液态低聚物充分浸润填充纳米无机粉体，形成软质球型纳米材料；c、将聚对苯二甲酸乙二醇酯粉末、软质球型纳米材料与极性接枝物混合均匀，经由双螺杆机挤出机熔融挤出、干燥冷却、造粒即可。本专利技术制备的增韧PET复合材料具有类似海岛的结构，如图1所示。本专利技术制备方法步骤a中，聚对苯二甲酸乙二醇酯冷却的深冷条件为液氮冷却3-5分钟，最低温度可降至负196℃。本专利技术中将聚对苯二甲酸乙二醇酯在深冷条件下磨成粉末，与其他材料形成良好的初分散，尽可能防止纳米无机物团聚。本专利技术将多孔性纳米无机粉体用液态低聚物浸渍后形成的软质球型纳米结构，使原本刚性较大的纳米无机粉体颗粒在被液态低聚物填充后，形成一个软质球型结构，弹性体接枝物包覆球型无机纳米材料，可以承受更多的冲击能，达到增韧的作用。极性接枝物优选为粉状混合，如果购习的原料为颗粒状，先磨成粉状再使用。本专利技术制备方法中，双螺杆挤出机生产时的温度范围控制在180～275℃，主机电流控制在30～40A，主机转速和喂料控制分别是300～350r/min和20～30HZ，熔体压力控制在0.5～1.0MPa。具体地，双螺杆挤出机具体各区温度范围控制如下：Ⅰ区温度180～190℃、Ⅱ区210～230℃、Ⅲ区温度230～250℃、Ⅳ区温度260～270℃、Ⅴ区温度260～270℃、Ⅵ区温度260～270℃、Ⅶ区温度255～265℃、Ⅷ区温度255～265℃、Ⅸ区温度255～265℃、模头温度为265～275℃。本专利技术相对于现有技术，具有以下有益效果：本专利技术将PET经冷却后磨成粉状，用液态低聚物浸渍的纳米无机粉体和弹性体极性接枝物协同作用于PET，使其在达到优异增韧效果，利用液态低聚物浸渍纳米无机粉体，使纳米无机粉体充分被液态低聚物浸渍吸收，形成软质又具备弹性的球型纳米结构，并选用极性接枝物改善纳米无机粉体表面的润湿特性，这类极性接枝物可以定向地吸附在纳米无机粉体表面，使其具有电荷特性并形成吸附层，使纳米无机粉体团聚趋势有所下降，达到改善纳米无机粉体分散性的作用，使纳米无机粉体能够均匀分散在PET基体中，软质的纳米微区在PET中发挥增韧的作用。添加本专利技术的增韧复合材料生产的PET片材具本文档来自技高网...

【技术保护点】
软质纳米微区增韧PET复合材料，其特征在于包括以下质量百分比组分：

【技术特征摘要】
1.软质纳米微区增韧PET复合材料，其特征在于包括以下质量百分比组分：2.根据权利要求1所述的软质纳米微区增韧PET复合材料，其特征在于所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘数为0.65～0.80dl/g。3.根据权利要求1所述的软质纳米微区增韧PET复合材料，其特征在于所述的多孔性纳米无机粉体为纳米碳酸钙或纳米二氧化硅，所述多孔性纳米无机粉体的粒径为15～50nm。4.根据权利要求1所述的软质纳米微区增韧PET复合材料，其特征在于所述的液态低聚物为聚氨酯树脂低聚物、丙烯酸树脂低聚物、醋酸乙烯树脂低聚物中的一种。5.根据权利要求1所述的软质纳米微区增韧PET复合材料，其特征在于所述的极性接枝物为POE-g-MAH、EPDM-g-MAH、SEBS-g-MAH中的一种。6.一种权利要求1-5中任一项所述的软质纳米微区增韧PET复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：a、将聚对苯二甲酸乙二醇酯在深冷条件下冷却后，磨成粉末状备用；b、将多孔性纳米无机粉体用液态低聚物浸渍，搅拌后再浸渍一段时间，使液态低聚物充分浸润填充纳米无机粉体...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂志刚，郑惠君，钟永强，陈梓銮，
申请(专利权)人：中山北化高分子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44