包含原始PET和回收PET以及粘土的熔融混合物的聚合物纳米复合材料；用于制备所述纳米复合材料的方法；以及其在制造包括包装物、容器和纤维等的模制品或膜中的用途技术

本发明专利技术涉及聚合物纳米复合材料，并且更特别地涉及包含原始PET(vPET)、消费后回收的PET(RPET)和纳米粘土的熔融混合物的聚合物纳米复合材料；用于制备所述聚合物纳米复合材料或聚合物纳米复合材料组合物的方法；以及其在制造膜或模制品(包括包装物、容器和纤维等)中的用途。用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含原始PET和回收PET以及粘土的熔融混合物的聚合物纳米复合材料；用于制备所述纳米复合材料的方法；以及其在制造包括包装物、容器和纤维等的模制品或膜中的用途


[0001]本专利技术涉及聚合物纳米复合材料，并且更特别地，涉及包含原始PET(vPET)、消费后回收的PET(RPET)和纳米粘土的熔融混合物的聚合物纳米复合材料；用于制备所述聚合物纳米复合材料或聚合物纳米复合材料组合物的方法；以及其在制造膜或模制品(包括包装物、容器、纤维等)中的用途。

技术介绍

[0002]挤出是一类在工业水平上广泛使用的聚合物工艺，并且允许由并入纳米颗粒制备高粘度纳米复合材料，避免使用最终被除去的溶剂。
[0003]由于由热机械循环和聚合物加工引起的损坏，RPET主要具有差的机械特性。根据聚合物链在粘土片之间的插入程度、粘土结构和浓度、聚合物摩尔质量分布等，将刚性粘土纳米颗粒分散到PET基体中导致能量耗散机理的变化，这可以在施加力时产生弹性模量和拉伸强度的改善。纳米粘土通常经化学改性以改善与聚合物基体的混溶性。这种有机改性剂充当表面活性剂并促进PET在粘土片之间的插入，这是由粘土产生的增强功能的基础。
[0004]在专利文件中，可以提及美国第6.734.234 B1号(Phoenix Technologies International LLC)，其涉及制备具有添加剂的RPET混合物的步骤，其目的是增加材料的总价值，并随后促进与另外的聚合物的均匀混合物，在它们之间，包括vPET。
[0005]另一方面，专利美国第6.653.388B1号(南卡罗来纳州基金会，南卡罗来纳大学研究基金会)(South Carolina Foundation,University of South Carolina Research Foundation)涉及由热稳定聚合物如PET例如和粘土混合物的熔融混合物制备纳米复合材料，用于获得该纳米复合材料的方法和来自这种材料的制造品(包括膜)。由纳米复合材料制造的制品在添加多至25％的粘土之后表现出气体屏障特性，以及膜是通过将PET/粘土前体丸粒熔融压缩来获得的。重要的是要注意使用在随后要挥发的溶剂中包含至少两种粘土的混合物。
[0006]美国第9.676.926B2号(蒙特利尔理工学院)(Ecole Polytechnique of Montreal)涉及仅使用vPET和扩链剂，在一些情况下，具体地以过高的浓度(主要在2重量％至5重量％的范围内)使用canolite—一种无机改性的非蒙脱石粘土通过挤出制备纳米复合材料。
[0007]US 2010/0113673 A1(工业技术研究院)(Industrial Technology Research Institute)涉及用于通过熔融制造聚酯纳米复合材料的方法，其中通过聚合步骤制备无定形聚酯，具体地PETG，将其与一种或更多种有机改性的粘土并在170℃至240℃的较低挤出温度范围下混合。由此，获得了具有屏障特性和透明特性的无定形材料。
[0008]US2010113626A1(Invista North America SARL)涉及包含有色的回收聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(RPET)和乳浊化材料的组合物，并且其还可以包含原始聚(对苯二甲酸乙二
醇酯)(PET)、高阻气剂或用于消除氧的化合物。这样的乳浊化材料包括选自以下的至少一员：i)金属粉末；ii)铝、钛、锌、锡、锆和硅的金属氧化物；iii)二氧化硅；iv)烟法二氧化硅(smoked silica)；v)烟法氧化铝(smoked alumina)；vi)铝和钙的金属硅酸盐；vii)钙、钡、锌和镁的碳酸盐；viii)钙、钡、锌和镁的硫化物；ix)钙、钡、锌和镁的硫酸盐；x)粘土；xi)纳米粘土；xii)云母；xiii)不透明的回收聚(对苯二甲酸乙二醇酯)；以及xiv)其混合物；并且所述乳浊化材料以约0.1重量％至约5重量％的浓度存在。这样的有色RPET以至少约10重量％的浓度存在。这样的金属粉末包括选自铝、铜、铁、锌、锡及其混合物的至少一员。此外，US2010113626A1包括由所述组合物生产的制品和制备方法。制备方法包括：a)将干净、有色且不透明的未分级的鳞状物造粒，b)通过注射将这样的经造粒的鳞状物引入模制机中以使这样的鳞状物熔融以及c)通过注射将这样的熔融鳞状物模制成预制件；在这样的造粒之后使所述经造粒的鳞状物聚合，这样的在固态下的颗粒使粘度增大，并且这样的引入丸粒化鳞状物的步骤还包括将另外的乳浊化材料通过注射引入到模制机中。
[0009]本专利技术允许在膜或模制品(优选地，数种用途的包装物)的制备中增加RPET并入，所述膜或模制品具有与用vPET(构成vPET/RPET混合物的主要组分)制作的膜或模制品类似的机械特性(杨氏模量、拉伸强度和断裂伸长率)，并且在不需要相容的添加剂的情况下不会显著影响透明度和热特性，并且由于回收材料的使用的增加而积极影响环境。

技术实现思路

[0010]已知粘土可用于制备聚合物纳米复合材料，聚合物纳米复合材料进而可用于制造膜和模制品(包括片材、瓶子和包装物)，所述膜和模制品通常具有与用vPET制作的那些(例如包装物/容器)类似的机械特性以防止用于人类消费的产品例如食物产品、饮料和药品的降解和/或污染。
[0011]本专利技术还寻求使用回收材料生产聚合物纳米复合材料和包含其的制品，所述制品具有与仅聚合物的包装物/容器类似的机械特性。
[0012]根据如本文所述的本专利技术的一个方面，本专利技术涉及粘土聚合物纳米复合材料，所述粘土聚合物纳米复合材料包含含有粘土的vPET和RPET的比例为20:80的聚合物混合物。
[0013]在另一个实施方案中，本专利技术涉及用于制备如上所述的粘土聚合物纳米复合材料的方法。
[0014]甚至在另一个实施方案中，本专利技术涉及用于制备包含上述粘土聚合物纳米复合材料的包装物或容器的方法。
[0015]本专利技术的另外的优点在下面在本说明书和实施例中进行陈述，以允许其再现但不限制如权利要求书要求的保护范围。
[0016]特别地，本专利技术涉及粘土聚合物纳米复合材料，所述粘土聚合物纳米复合材料包含原始PET(vPET)和消费后的瓶子回收的PET(RPET)的比例分别为vPET:RPET 20:80(1:4)的熔融混合物，以及基于纳米复合材料的总重量(vPET+RPET+粘土)(重量/重量)的不大于5重量％的粘土，优选不大于3重量％，并且甚至更优选至多1重量％，并且特别地，1重量％的粘土；所述聚合物纳米复合材料或聚合物纳米复合材料组合物的制备方法；以及其在使用所述纳米复合材料制造膜或模制品(包括包装物、容器、纤维等)中的用途；以及所述膜或模制品。
[0017]本专利技术的粘土优选为选自经30重量％季铵盐(甲基
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T
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羟乙基氯化铵，其中T＝牛脂(约65％C18、约30％C16、约5％C14))改性的天然蒙脱石的有机粘土。
[0018本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种聚合物纳米复合材料，其特征在于所述聚合物纳米复合材料包括原始PET(vPET)、回收PET(RPET)和粘土的熔融混合物的聚合物基体，其中vPET与RPET的混合比为20:80，以及相对于所述纳米复合材料的总重量，所述粘土以不大于5重量％的百分比存在。2.根据权利要求1所述的聚合物纳米复合材料，其特征在于相对于所述纳米复合材料的总重量，所述粘土以不大于3重量％的百分比存在。3.根据权利要求1所述的聚合物纳米复合材料，其特征在于相对于所述纳米复合材料的总重量，所述粘土以不大于1重量％的百分比存在。4.根据权利要求1所述的聚合物纳米复合材料，其特征在于相对于所述纳米复合材料的总重量，所述粘土以1重量％的百分比存在。5.根据权利要求1所述的聚合物纳米复合材料，其特征在于所述粘土的平均颗粒尺寸≤50μm。6.根据权利要求5所述的聚合物纳米复合材料，其特征在于所述粘土的平均颗粒尺寸≤13μm。7.根据权利要求6所述的聚合物纳米复合材料，其特征在于所述粘土的平均颗粒尺寸为6μm。8.根据权利要求1所述的聚合物纳米复合材料，其特征在于所述粘土的表观密度在0.2283g/cm3至0.3638g/cm3的范围内。9.根据权利要求1所述的聚合物纳米复合材料，其特征在于所述粘土选自天然粘土、合成粘土、改性天然粘土或改性合成粘土。10.根据权利要求9所述的聚合物纳米复合材料，其特征在于所述天然粘土选自蒙脱石、锂皂石、云母、蛭石、膨润土、绿脱石、贝得石、富铬绿脱石、皂石、麦羟硅钠石或水羟硅钠石。11.根据权利要求9所述的聚合物纳米复合材料，其特征在于所述合成粘土选自合成云母、合成皂石或合成锂皂石。12.根据权利要求9所述的聚合物纳米复合材料，其特征在于所述改性天然粘土选自有机蒙脱石、氟化蒙脱石或氟化云母。13.根据权利要求12所述的聚合物纳米复合材料，其特征在于所述有机蒙脱石选自用10重量％至30重量％百分比范围的季铵盐改性的有机蒙脱石。14.根据权利要求13所述的聚合物纳米复合材料，其特征在于所述有机蒙脱石选自用30重量％百分比的季铵盐改性的有机蒙脱石。15.根据权利要求14所述的聚合物纳米复合材料，其特征在于所述改性有机蒙脱石选自经甲基T
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羟乙基氯化铵改性的有机蒙脱石，T＝牛脂(约65％C18、约30％C16、约5％C14)。16.根据权利要求15所述的聚合物纳米复合材料，其特征在于所述聚合物纳米复合材料还包含改善粘土在聚合物中的分散的助剂。17.根据权利要求16所述的聚合物纳米复合材料，其特征在于所述改善粘土在聚合物中的分散的助剂涵盖水、醇、酮、醛、氯化溶剂、烃溶剂、芳族溶剂、表面活性剂、扩链剂或者其两者或更多者的组合。18.根据权利要求17所述的聚合物纳米复合材料，其特征在于所述聚合物纳米复合材
料还包含选自以下的用于聚合物的添加剂：着色剂、颜料、炭黑、玻璃纤维、填料、冲击调节剂、抗氧化剂、稳定剂、阻燃剂、再加热助剂、结晶助剂、减少乙醛的化合物、回收释放助剂、除氧剂、增塑剂、成核剂、脱模剂、增容剂、或者其两者或更多者的组合。19.一种用于制备所述纳米复合材料的方法，其特征在于所述方法包括制备vPET、RPET和粘土的熔融混合物，其中比例vPET:RPET为20:80，以及所述混合在255℃至285℃的熔融温度下在搅拌下进行以使所述混合物均匀化...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿纳，
申请(专利权)人：智利圣地亚哥大学，
类型：发明
国别省市：