CN111978686A - 一种再生聚酯材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种再生聚酯材料及其制备方法。本发明的再生聚酯材料的组成包括废旧聚酯、无机填料、玻璃纤维、扩链剂、除味剂、分散剂、抗氧剂、紫外线吸收剂和热稳定剂。本发明的再生聚酯材料的制备方法包括以下步骤：1)制备废旧聚酯颗粒；2)将废旧聚酯颗粒、无机填料、玻璃纤维、扩链剂、除味剂和分散剂混合均匀后挤出造粒，得到再生料；3)将再生料、抗氧剂、紫外线吸收剂和热稳定剂混合均匀后挤出造粒，得到再生聚酯材料。本发明的再生聚酯材料的拉伸强度大、弯曲强度大、断裂伸长率大、抗老化性能好、可加工性好，且再生制备工艺简单，可以用作头盔、家电外壳、建筑板材、玩具等产品的注塑原料，无需添加新树脂。

Description

一种再生聚酯材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及再生材料技术领域，具体涉及一种再生聚酯材料及其制备方法。

背景技术

塑料具有质轻、化学性质稳定、易加工、成本低等优点，在众多领域都得到了广泛应用。然而，当塑料被废弃之后却又成为了难以降解的固体废弃物。目前，城市固体废弃物中塑料的比例已达到15％～20％，而其中相当大一部分为聚酯类产品，如聚酯纤维、聚酯薄膜、聚酯塑料制品等。废旧聚酯类产品的传统处理方法一般为焚烧或部分回收利用，回收利用率比较低，在这一背景下，将废旧聚酯类产品转化为再生聚酯成为了处置聚酯类固体废弃物的新出路。

废旧聚酯类产品在长时间的使用或废弃过程中，容易受到外力、热、光、氧等因素的影响而发生老化，聚酯会发生化学键的断裂、高分子链的热降解和基团脱落，分子量会下降，物理性能会变坏，如发硬、发粘、变脆、变色、失去强度等，且往往还会产生一定的异味，这些变化都会影响废旧聚酯的再生利用。现有的聚酯回收利用方法普遍都是简单的回收利用，得到的再生聚酯的性能较差，应用范围较小，利用价值不高。

因此，亟需开发一种性能优异的再生聚酯材料以及废旧聚酯再生方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种再生聚酯材料。

本发明的另一目的在于提供一种再生聚酯材料的制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种再生聚酯材料，包括以下质量份的组分：

废旧聚酯：70～100份；

无机填料：5～20份；

玻璃纤维：1～5份；

扩链剂：3～15份；

除味剂：3～15份；

分散剂：1～5份；

抗氧剂：0.5～2份；

紫外线吸收剂：0.5～2份；

热稳定剂：1～3份。

优选的，一种再生聚酯材料，包括以下质量份的组分：

废旧聚酯：70～100份；

无机填料：8～15份；

玻璃纤维：2～4份；

扩链剂：4～10份；

除味剂：6～12份；

分散剂：2～4份；

抗氧剂：0.5～1.5份；

紫外线吸收剂：0.5～1.5份；

热稳定剂：1～2.5份。

优选的，所述废旧聚酯为废旧聚碳酸酯、废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯、废旧聚对苯二甲酸丁二醇酯中的至少一种。

进一步优选的，所述废旧聚酯为废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯。

优选的，所述无机填料为碳酸钙、滑石粉、四针状氧化锌晶须、二氧化硅中的至少一种。

进一步优选的，所述无机填料为滑石粉。

优选的，所述无机填料的粒径为3～15μm。

优选的，所述扩链剂为邻苯二甲酸酐、1,4,5,8-萘四甲酸酐、均苯四甲酸二酐、对苯二甲酰双己内酰胺、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、二甘醇二缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚、丙三醇、亚磷酸三苯酯中的至少一种。

进一步优选的，所述扩链剂为乙二醇二缩水甘油醚。

优选的，所述除味剂为细孔硅胶、多孔氧化铝、氧化锌、活性炭、硅酸镁、硅藻土、沸石分子筛中的至少一种。

进一步优选的，所述除味剂为多孔氧化铝。

优选的，所述除味剂的粒径为2～8μm。

优选的，所述分散剂为月桂醇硫酸钠、聚乙二醇、聚乙烯蜡、卵磷脂、蔗糖酯、烷基葡萄糖苷、二丁酸二辛酯磺酸钠、甘氨胆酸钠中的至少一种。

进一步优选的，所述分散剂为二丁酸二辛酯磺酸钠。

优选的，所述抗氧剂为抗坏血酸、硫代二丙酸二月桂酯、丁基羟基茴香醚、对苯二酚、对叔丁基邻苯二酚、二叔丁基对甲酚、N,N-二苯基对苯二胺、二烷基二苯胺中的至少一种。

进一步优选的，所述抗氧剂为二叔丁基对甲酚。

优选的，所述紫外线吸收剂为2,4-二羟基二苯甲酮、邻羟基苯甲酸苯酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-苯并三唑、4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、六甲基磷酰三胺中的至少一种。

进一步优选的，所述紫外线吸收剂为邻羟基苯甲酸苯酯。

优选的，所述热稳定剂为硬脂酸镁、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸钡中的至少一种。

进一步优选的，所述热稳定剂为硬脂酸锌。

上述再生聚酯材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将废旧聚酯产品粉碎、除油、清洗、烘干，得到废旧聚酯颗粒；

2)将废旧聚酯颗粒、无机填料、玻璃纤维、扩链剂、除味剂和分散剂混合搅拌均匀后加入双螺杆挤出机，挤出造粒，得到再生料；

3)将再生料、抗氧剂、紫外线吸收剂和热稳定剂混合搅拌均匀后加入双螺杆挤出机，挤出造粒，得到再生聚酯材料。

优选的，步骤1)所述废旧聚酯颗粒的粒径为1～5mm。

优选的，步骤2)进行搅拌时搅拌机的转速为500～800r/min，搅拌时间为5～15min。

优选的，步骤2)所述双螺杆挤出机的加工温度为225～265℃，螺杆转速为35～70r/min。

进一步优选的，步骤2)所述双螺杆挤出机的加工温度为225～265℃，螺杆转速为40～65r/min。

优选的，步骤3)进行搅拌时搅拌机的转速为500～800r/min，搅拌时间为5～15min。

优选的，步骤3)所述双螺杆挤出机的加工温度为215～255℃，螺杆转速为50～90r/min。

进一步优选的，步骤3)所述双螺杆挤出机的加工温度为215～255℃，螺杆转速为55～80r/min。

本发明的有益效果是：本发明的再生聚酯材料的拉伸强度大、弯曲强度大、断裂伸长率大、抗老化性能好、可加工性好，且再生制备工艺简单，可以用作头盔、家电外壳、建筑板材、玩具等产品的注塑原料，无需添加新树脂。

具体来说：

1)本发明通过添加扩链剂来增加废旧聚酯的聚合物链长度，进而可以提高废旧聚酯的物理性能和力学性能，解决了再生聚酯分子量小、物理性能下降的问题，并通过二次挤出法对废旧聚酯和添加物进行挤出，进一步促进了扩链反应的充分进行和无机添加物的分散，第二次挤出再添加抗氧剂、紫外线吸收剂和热稳定剂，可以防止有机添加物的大量热解，保证了再生聚酯材料的防老化效果；

2)本发明通过加入紫外线吸收剂和热稳定剂来提高再生聚酯材料的抗老化性能，再生聚酯材料在使用过程中不易受热、光、氧的影响而发生降解，解决了再生聚酯材料耐老化性能不佳的问题，提高了再生聚酯材料及其产品的使用寿命，且加入的硬脂酸盐类热稳定剂还可以作为其他添加料的分散剂和再生聚酯材料的爽滑剂，可以提高再生聚酯材料的可加工性；

3)本发明通过加入除味剂消除了废旧聚酯的异味，解决了再生聚酯材料有异味的问题，生产的产品使用起来更舒适，且除味剂和无机填料在分散剂和硬脂酸盐类热稳定剂的共同作用下均匀分散在再生聚酯材料中，可以充当再生聚酯材料的骨架，能够起到增强再生聚酯材料物理性能和力学性能的效果，具有一定的增强增韧效果，使再生聚酯材料的可加工性和使用性能进一步提升；

4)本发明采用回收的废旧废弃聚酯来生产再生聚酯材料，不用额外添加原料树脂，实现了废旧废弃聚酯塑料的再生，为废旧聚酯的处理提供一个新的解决方案，有利于回收废旧废弃聚酯塑料，节约了资源，保护了生态环境。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。

实施例1：

一种再生聚对苯二甲酸乙二醇酯材料，其制备方法包括以下步骤：

1)将废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯产品粉碎成粒径1～5mm的颗粒，再除油、清洗、烘干，得到废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯颗粒；

2)将82质量份的废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯颗粒、8质量份粒径3～15μm的二氧化硅、2质量份的玻璃纤维、14质量份的邻苯二甲酸酐、7质量份粒径2～8μm的多孔氧化铝和3质量份的聚乙烯蜡加入高速搅拌机，调节搅拌机的转速至600r/min，搅拌8min，再将物料转入双螺杆挤出机，调节双螺杆挤出机的加工温度至245～260℃，螺杆转速至45～50r/min，挤出造粒，得到再生料；

3)将再生料、1质量份的二叔丁基对甲酚、1质量份的2,4-二羟基二苯甲酮和3质量份的硬脂酸镁加入高速搅拌机，调节搅拌机的转速至500r/min，搅拌10min，再将物料转入双螺杆挤出机，调节双螺杆挤出机的加工温度至238～250℃，螺杆转速至60～65r/min，挤出造粒，得到再生聚对苯二甲酸乙二醇酯材料。

实施例2：

一种再生聚碳酸酯材料，其制备方法包括以下步骤：

1)将废旧聚碳酸酯产品粉碎成粒径1～5mm的颗粒，再除油、清洗、烘干，得到废旧聚碳酸酯颗粒；

2)将90质量份的废旧聚碳酸酯颗粒、8质量份粒径3～15μm的滑石粉、3质量份的玻璃纤维、12质量份的乙二醇二缩水甘油醚、11质量份粒径2～8μm的细孔硅胶和2质量份的二丁酸二辛酯磺酸钠加入高速搅拌机，调节搅拌机的转速至500r/min，搅拌10min，再将物料转入双螺杆挤出机，调节双螺杆挤出机的加工温度至225～230℃，螺杆转速至40～45r/min，挤出造粒，得到再生料；

3)将再生料、0.5质量份的二叔丁基对甲酚、1.5质量份的2,4-二羟基二苯甲酮和2质量份的硬脂酸锌加入高速搅拌机，调节搅拌机的转速至600r/min，搅拌15min，再将物料转入双螺杆挤出机，调节双螺杆挤出机的加工温度至215～225℃，螺杆转速至55～60r/min，挤出造粒，得到再生聚碳酸酯材料。

实施例3：

一种再生聚对苯二甲酸丁二醇酯材料，其制备方法包括以下步骤：

1)将废旧聚对苯二甲酸丁二醇酯产品粉碎成粒径1～5mm的颗粒，再除油、清洗、烘干，得到废旧聚对苯二甲酸丁二醇酯颗粒；

2)将98质量份的废旧聚对苯二甲酸丁二醇酯颗粒、13质量份粒径3～15μm的滑石粉、4质量份的玻璃纤维、7质量份的亚磷酸三苯酯、6质量份粒径2～8μm的硅酸镁和4质量份的蔗糖酯加入高速搅拌机，调节搅拌机的转速至700r/min，搅拌5min，再将物料转入双螺杆挤出机，调节双螺杆挤出机的加工温度至230～240℃，螺杆转速至40～45r/min，挤出造粒，得到再生料；

3)将再生料、1.5质量份的硫代二丙酸二月桂酯、0.5质量份的2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-苯并三唑和3质量份的硬脂酸钙加入高速搅拌机，调节搅拌机的转速至800r/min，搅拌5min，再将物料转入双螺杆挤出机，调节双螺杆挤出机的加工温度至225～235℃，螺杆转速至85～90r/min，挤出造粒，得到再生聚对苯二甲酸丁二醇酯材料。

实施例4：

一种再生聚对苯二甲酸丁二醇酯材料，其制备方法包括以下步骤：

1)将废旧聚对苯二甲酸丁二醇酯产品粉碎成粒径1～5mm的颗粒，再除油、清洗、烘干，得到废旧聚对苯二甲酸丁二醇酯颗粒；

2)将75质量份的废旧聚对苯二甲酸丁二醇酯颗粒、9质量份粒径3～15μm的四针状氧化锌晶须、1质量份的玻璃纤维、5质量份的对苯二甲酰双己内酰胺、14质量份粒径2～8μm的沸石分子筛和3质量份的聚乙二醇400加入高速搅拌机，调节搅拌机的转速至750r/min，搅拌7min，再将物料转入双螺杆挤出机，调节双螺杆挤出机的加工温度至250～260℃，螺杆转速至40～45r/min，挤出造粒，得到再生料；

3)将再生料、1.6质量份的抗坏血酸、0.4质量份的硫代二丙酸二月桂酯、1.8质量份的六甲基磷酰三胺和2.5质量份的硬脂酸钡加入高速搅拌机，调节搅拌机的转速至650r/min，搅拌12min，再将物料转入双螺杆挤出机，调节双螺杆挤出机的加工温度至245～255℃，螺杆转速至70～75r/min，挤出造粒，得到再生聚对苯二甲酸丁二醇酯材料。

实施例5：

一种再生聚对苯二甲酸乙二醇酯材料，其制备方法包括以下步骤：

1)将废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯产品粉碎成粒径1～5mm的颗粒，再除油、清洗、烘干，得到废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯颗粒；

2)将85质量份的废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯颗粒、8质量份粒径3～15μm的碳酸钙、5质量份的玻璃纤维、10质量份的间苯二酚二缩水甘油醚、6质量份粒径2～8μm的氧化锌、3质量份粒径2～8μm的活性炭和3质量份的烷基葡萄糖苷加入高速搅拌机，调节搅拌机的转速至550r/min，搅拌7min，再将物料转入双螺杆挤出机，调节双螺杆挤出机的加工温度至225～235℃，螺杆转速至55～60r/min，挤出造粒，得到再生料；

3)将再生料、1质量份的对苯二酚、1质量份的对叔丁基邻苯二酚、1质量份的2,4-二羟基二苯甲酮、1质量份的硬脂酸钙和2质量份的硬脂酸锌加入高速搅拌机，调节搅拌机的转速至750r/min，搅拌5min，再将物料转入双螺杆挤出机，调节双螺杆挤出机的加工温度至225～235℃，螺杆转速至75～80r/min，挤出造粒，得到再生聚对苯二甲酸乙二醇酯材料。

对比例1：

一种再生聚对苯二甲酸乙二醇酯材料，其制备方法包括以下步骤：

除了步骤2)中未添加扩链剂(10质量份的间苯二酚二缩水甘油醚)以外，其他和实施例5完全一样。

对比例2：

一种再生聚对苯二甲酸乙二醇酯材料，其制备方法包括以下步骤：

除了步骤2)中未添加无机填料(8质量份粒径3～15μm的碳酸钙)和玻璃纤维(5质量份的玻璃纤维)以外，其他组分和制备方法与实施例5完全一样。

对比例3：

一种再生聚对苯二甲酸乙二醇酯材料，其制备方法包括以下步骤：

除了步骤3)中未添加抗氧剂(1质量份的对苯二酚+1质量份的对叔丁基邻苯二酚)、紫外线吸收剂(1质量份的2,4-二羟基二苯甲酮)和热稳定剂(1质量份的硬脂酸钙+2质量份的硬脂酸锌)以外，其他组分和制备方法与实施例5完全一样。

对比例4：

一种再生聚对苯二甲酸乙二醇酯材料，其制备方法包括以下步骤：

将废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯产品(同实施例1)粉碎成粒径1～5mm的颗粒，再除油、清洗、烘干，得到再生聚对苯二甲酸乙二醇酯材料。

对比例5：

一种再生聚碳酸酯材料，其制备方法包括以下步骤：

将废旧聚碳酸酯产品(同实施例2)粉碎成粒径1～5mm的颗粒，再除油、清洗、烘干，得到再生聚碳酸酯材料。

对比例6：

一种再生聚对苯二甲酸丁二醇酯材料，其制备方法包括以下步骤：

将废旧聚对苯二甲酸丁二醇酯产品(同实施例3)粉碎成粒径1～5mm的颗粒，再除油、清洗、烘干，得到再生聚聚对苯二甲酸丁二醇酯材料。

对比例7：

聚对苯二甲酸乙二醇酯颗粒。

性能测试：

对实施例1～5和对比例1～7的产品进行性能测试，测试结果如下表所示：

表1实施例1～5和对比例1～7的产品的性能测试结果

注：

拉伸强度：参照“GB/T 1040.2-2006塑料拉伸性能的测定”进行测试；

断裂伸长率：参照“GB/T 1040.2-2006塑料拉伸性能的测定”进行测试；

弯曲强度：参照“GB/T 9341-2000塑料弯曲性能试验方法”进行测试；

老化：参照“GB/T 7141-2008塑料热老化试验方法”对试样进行老化操作，老化条件为150℃热老化48h。

由表1可知：

1)实施例1～5制备的再生聚酯材料的物理性能与废旧聚酯相比，均大幅提升；

2)实施例5与对比例1和对比例2的对比可知，无机填料的填充能一定程度上提高物理性能，但其效果不及扩链增大聚合物分子量的效果，而且扩链能够有效提高再生塑料的断裂伸长率，一定程度上增加了再生塑料的塑性和可加工性；

3)实施例1～5的再生聚酯材料在热老化实验后，物理性能并没有大幅度下跌，具有良好的抗老化性能，能够延长使用寿命，而未添加抗氧剂、紫外线吸收剂和热稳定剂的对比例3在老化实验后性能大幅下降，再生塑料的使用寿命短。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种再生聚酯材料，其特征在于，包括以下质量份的组分：

废旧聚酯：70～100份；

无机填料：5～20份；

玻璃纤维：1～5份；

扩链剂：3～15份；

除味剂：3～15份；

分散剂：1～5份；

抗氧剂：0.5～2份；

紫外线吸收剂：0.5～2份；

热稳定剂：1～3份。

2.根据权利要求1所述的再生聚酯材料，其特征在于：所述废旧聚酯为废旧聚碳酸酯、废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯、废旧聚对苯二甲酸丁二醇酯中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的再生聚酯材料，其特征在于：所述无机填料为碳酸钙、滑石粉、四针状氧化锌晶须、二氧化硅中的至少一种。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的再生聚酯材料，其特征在于：所述扩链剂为邻苯二甲酸酐、1,4,5,8-萘四甲酸酐、均苯四甲酸二酐、对苯二甲酰双己内酰胺、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、二甘醇二缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚、丙三醇、亚磷酸三苯酯中的至少一种。

5.根据权利要求1～3中任意一项所述的再生聚酯材料，其特征在于：所述除味剂为细孔硅胶、多孔氧化铝、氧化锌、活性炭、硅酸镁、硅藻土、沸石分子筛中的至少一种。

6.根据权利要求1～3中任意一项所述的再生聚酯材料，其特征在于：所述分散剂为月桂醇硫酸钠、聚乙二醇、聚乙烯蜡、卵磷脂、蔗糖酯、烷基葡萄糖苷、二丁酸二辛酯磺酸钠、甘氨胆酸钠中的至少一种。

7.根据权利要求1～3中任意一项所述的再生聚酯材料，其特征在于：所述抗氧剂为抗坏血酸、硫代二丙酸二月桂酯、丁基羟基茴香醚、对苯二酚、对叔丁基邻苯二酚、二叔丁基对甲酚、N,N-二苯基对苯二胺、二烷基二苯胺中的至少一种。

8.根据权利要求1～3中任意一项所述的再生聚酯材料，其特征在于：所述紫外线吸收剂为2,4-二羟基二苯甲酮、邻羟基苯甲酸苯酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-苯并三唑、4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、六甲基磷酰三胺中的至少一种。

9.根据权利要求1～3中任意一项所述的再生聚酯材料，其特征在于：所述热稳定剂为硬脂酸镁、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸钡中的至少一种。

10.权利要求1～9中任意一项所述的再生聚酯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将废旧聚酯产品粉碎、除油、清洗、烘干，得到废旧聚酯颗粒；

2)将废旧聚酯颗粒、无机填料、玻璃纤维、扩链剂、除味剂和分散剂混合搅拌均匀后加入双螺杆挤出机，挤出造粒，得到再生料；

3)将再生料、抗氧剂、紫外线吸收剂和热稳定剂混合搅拌均匀后加入双螺杆挤出机，挤出造粒，得到再生聚酯材料。