一种用于rPET挤出发泡的双组分扩链剂母粒及其制备方法和应用技术

本申请公开了一种用于rPET挤出发泡的双组分扩链剂母粒及其制备方法和应用，该母粒包括组分A扩链剂母粒和组分B扩链剂母粒；组分A扩链剂母粒包括采用多官能团的酸酐类扩链剂和低熔点PET共聚物经熔融挤出造粒制得；其中多官能团的酸酐类扩链剂在组分A扩链剂母粒中的浓度为10~30wt%；组分B扩链剂母粒包括采用多官能团的环氧化物扩链剂和PET增韧剂树脂经熔融挤出造粒制得；其中多官能团的环氧化物扩链剂在组分B扩链剂母粒中的浓度为20~50wt%；利用组分A扩链剂母粒和组分B扩链剂母粒分别与rPET的端羟基和端羧基进行扩链、支化反应，以提高rPET的熔体强度和发泡性能，有效解决rPET原料特性黏度低、端羧基浓度高的问题。端羧基浓度高的问题。端羧基浓度高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于rPET挤出发泡的双组分扩链剂母粒及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及rPET挤出发泡的领域，尤其是涉及一种用于rPET挤出发泡的双组分扩链剂母粒及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]PET发泡材料因其机械强度、耐温性能优异且未交联PET可100％回收利用而受到广泛关注，大量用于替代PVC泡沫和Balsa木作为夹层结构复合材料的芯材。此外，在家装领域，发泡PET可替代实体片板材料，以节约材料、降低成本。发泡PET还可用于汽车内饰，如汽车顶棚、衣帽架等。PET原料通常为线性分子链结构且分子量低，具有低的熔体强度和熔体弹性。在发泡过程中，易发生泡孔的破裂、合并。因此，需通过与扩链剂反应提高PET分子量、引入长链支化结构，以提高PET的熔体强度和发泡性能。
[0003]此外，近年来为缓解温室效应、改善生态环境，碳排放治理成为国际社会关心的重要问题。据美国塑料回收协会报道，1kg原生PET树脂(virgin PET，简称vPET)的生产过程中CO2排放量为2.23kg，而生产1kg回收PET树脂(recycled PET，简称rPET)只需排放0.91kg CO2。因此，使用rPET作为挤出发泡原料具有重要的环境意义，可对我国的“碳达峰”“碳中和”目标作出贡献。
[0004]较之vPET，rPET通常来源复杂，为不同种类瓶级PET，如水瓶、油瓶、碳酸饮料瓶，以及不同级别PET，如瓶级、纤维级的混合物。不同途径回收的PET所含杂质的种类和含量也不尽相同。此外，市面上的rPET原料形式复杂，可为经过清洗、破碎、干燥的瓶片，也可为经过挤出造粒的颗粒，或者经过固相缩聚后的颗粒。这就导致rPET原料物性复杂，如分子量、端基浓度、共聚单体等差异较大，这对PET挤出发泡过程和材料性能的稳定性带来很大挑战。
[0005]现有的关于PET挤出发泡用扩链剂母粒技术主要基于vPET原料开发，再推广至rPET，未能对rPET的原料及其挤出发泡的技术特点作出针对性设计。例如专利EP 2343330专利技术了一种以聚烯烃(如LDPE)和聚酯粉末作为聚合物载体、均苯四甲酸二酐(PMDA)作为扩链剂的PET挤出发泡用扩链剂母粒。但将其推广用于rPET的挤出发泡过程时，因rPET具有特性黏度和端基浓度等性质不均匀、端羧基浓度高的特点，PMDA作为羟基加成型扩链剂不能与rPET的端羧基进行扩链反应，且亦不能在原料rPET性质波动时很好的调整发泡工艺。且母粒制备涉及聚酯的磨粉，过程复杂；此外，聚烯烃LDPE在PET挤出加工温度下会发生明显的热降解，且与PET不相容，影响发泡过程的稳定性和最终产品的性能。

技术实现思路

[0006]基于上述缺点，本申请提供一种用于rPET挤出发泡的双组分扩链剂母粒及其制备方法和应用，利用双组分扩链剂分别与rPET的端羟基和端羧基进行扩链、支化反应，以提高rPET的熔体强度和发泡性能，有效解决rPET原料特性黏度低、端羧基浓度高的问题；本申请提供了扩链剂母粒的制备方法，工艺简单且制得的扩链剂母粒性质均匀、稳定；本申请提供
了扩链剂母粒的应用，可用于制备发泡rPET产品。
[0007]第一方面，本申请提供一种用于rPET挤出发泡的双组分扩链剂母粒，采用如下技术方案：一种用于rPET挤出发泡的双组分扩链剂母粒，所述母粒包括组分A扩链剂母粒和组分B扩链剂母粒；所述组分A扩链剂母粒包括采用多官能团的酸酐类扩链剂和低熔点PET共聚物经熔融挤出造粒制得；其中多官能团的酸酐类扩链剂在组分A扩链剂母粒中的浓度为10～30wt％；多官能团的酸酐类扩链剂的熔点低于或者接近PET的加工温度；低熔点PET共聚物的熔点为100～180℃、特性黏度为0.6～0.85dL/g；所述组分B扩链剂母粒包括采用多官能团的环氧化物扩链剂和PET增韧剂树脂经熔融挤出造粒制得；其中多官能团的环氧化物扩链剂在组分B扩链剂母粒中的浓度为20～50wt％。
[0008]本申请采用双组分扩链剂—酸酐类扩链剂和环氧化物类扩链剂，分别制备组分A扩链剂母粒和组分B扩链剂母粒，两种扩链剂母粒分别与rPET的端羟基和端羧基进行扩链、支化反应，以提高rPET的熔体强度和发泡性能，有效解决rPET原料特性黏度低、端羧基浓度高的问题；在rPET原料特性黏度或者端基浓度发生变化时，可通过灵活调节挤出发泡过程中组分A扩链剂母粒和组分B扩链剂母粒的用量，维持发泡过程和发泡产品的稳定性。
[0009]在组分A扩链剂母粒中，多官能团的酸酐类扩链剂的浓度在10～30wt％之间，当扩链剂的浓度小于10wt％时，发泡过程中母粒的添加量过高，需要同时提高载体树脂在发泡rPET产品中的含量，降低发泡rPET产品的力学性能；当扩链剂的浓度大于30wt％时，发泡rPET中母粒的添加量过低，不利于扩链剂母粒的稳定喂料及其在rPET基体中的分散。
[0010]在组分B扩链剂母粒中，多官能团的环氧化物扩链剂的浓度为20～50wt％，优选为25～35wt％，当扩链剂的浓度小于20wt％时，发泡过程中组分B扩链剂母粒的添加量过高，导致材料的成本升高；当扩链剂的浓度大于50wt％时，发泡过程中组分B扩链剂母粒的添加量过低，一方面不利于组分B扩链剂的喂料及其在挤出机中的分散，另一方面也导致PET增韧剂树脂的含量低，降低增韧效果。
[0011]本申请组分A扩链剂母粒的载体树脂选择低熔点PET共聚物，熔点为100～180℃之间，特性黏度在0.6～0.85dL/g之间；既可在扩链剂母粒制备过程中保护扩链剂的反应活性，亦可降低挤出温度，减少甚至避免酸酐类扩链剂的升华，提高母粒中扩链剂的有效浓度；又可以保证在母粒制备过程中，扩链剂在载体树脂中的分散均匀性，提高发泡rPET产品的质量以及后续挤出发泡过程的稳定性。组分B扩链剂母粒的载体树脂选择PET增韧剂树脂，既可在rPET挤出发泡的工艺条件下维持稳定的物性，又可提高发泡rPET产品的韧性，提高发泡rPET产品性能。
[0012]优选的，所述多官能团的酸酐类扩链剂选用均苯四甲酸二酐和3,3',4,4'
‑
二苯甲酮四甲酸二酐中的一种或者二者的组合物。
[0013]通过采用上述技术方案，均苯四甲酸二酐，简称PMDA，熔点286℃，相对分子质量218；3,3',4,4'
‑
二苯甲酮四甲酸二酐，简称BTDA，熔点218～222℃，相对分子质量322；二者的熔点低于或者接近于PET的加工温度，在挤出发泡过程中呈熔化状态，反应速率快；其次，二者均为四官能团的扩链剂，可有效形成支化结构，提高rPET的熔体强度和发泡性能。其
中，PMDA作为扩链剂，具有原料成本低、添加量少的优点。
[0014]优选的，所述低熔点PET共聚物选用聚对苯二甲酸
‑
间苯二甲酸乙二醇酯共聚物、聚对苯二甲酸
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邻苯二甲酸乙二醇酯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯
‑
1,4环己烷二甲醇酯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯
‑
2,2
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于rPET挤出发泡的双组分扩链剂母粒，其特征在于：所述母粒包括组分A扩链剂母粒和组分B扩链剂母粒；所述组分A扩链剂母粒包括采用多官能团的酸酐类扩链剂和低熔点PET共聚物经熔融挤出造粒制得；其中多官能团的酸酐类扩链剂在组分A扩链剂母粒中的浓度为10~30wt%；多官能团的酸酐类扩链剂的熔点低于或者接近PET的加工温度；低熔点PET共聚物的熔点为100~180℃、特性黏度为0.6~0.85dL/g；所述组分B扩链剂母粒包括采用多官能团的环氧化物扩链剂和PET增韧剂树脂经熔融挤出造粒制得；其中多官能团的环氧化物扩链剂在组分B扩链剂母粒中的浓度为20~50wt%。2.根据权利要求1所述的一种用于rPET挤出发泡的双组分扩链剂母粒，其特征在于：所述多官能团的酸酐类扩链剂选用均苯四甲酸二酐和3,3',4,4'
‑
二苯甲酮四甲酸二酐中的一种或者二者的组合物。3.根据权利要求2所述的一种用于rPET挤出发泡的双组分扩链剂母粒，其特征在于：所述低熔点PET共聚物选用聚对苯二甲酸
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间苯二甲酸乙二醇酯共聚物、聚对苯二甲酸
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邻苯二甲酸乙二醇酯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯
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1,4环己烷二甲醇酯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯
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2,2
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二甲基
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1,3
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丙二醇酯共聚物中的一种或者任意的组合物。4.根据权利要求1所述的一种用于rPET挤出发泡的双组分扩链剂母粒，其特征在于：所述多官能团的环氧化物扩链剂选用异氰尿酸三缩水甘油酯和苯乙烯
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丙烯酸酯
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈志强，夏天，常峻峰，
申请(专利权)人：江苏越升科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：