一种耐磨耐刮擦型PET材料及其制备方法与流程

一种耐磨耐刮擦型pet材料及其制备方法
技术领域
1.本技术属于pet材料技术领域，具体涉及一种耐磨耐刮擦型pet材料及其制备方法。


背景技术：

2.聚对苯二甲酸乙二醇酯因透明度较高，而被广泛应用于包装、电子等领域。由于pet结晶缓慢、收缩率高，因此对模具温度的控制要求较高。再者，pet制品在使用、运输过程中，容易磨损，导致制品外观受到破坏，影响客户的美感体验。
3.针对上述技术方案，本发明人发现，为了改善pet的力学性能和耐磨性等，一般通过添加硅灰石等耐磨材料进行改性，但是硅灰石材料在使用过程中，由于其添加至pet树脂材料中易出现分散不均匀的现象，受到拉伸破坏后，分散不均匀的地方首先被破坏，造成拉伸强度下降。


技术实现要素：

4.为了克服现有pet材料阻燃改性制备的材料其耐磨耐刮擦性改性的方案会造成材料力学性能降低的缺陷，本技术提供一种耐磨耐刮擦型pet材料及其制备方法，采用如下的技术方案：
5.第一方面，本技术提供一种耐磨耐刮擦型pet材料，采用如下的技术方案：
6.一种耐磨耐刮擦型pet材料，包括以下重量份物质：pet树脂25～40份；纳米层状无机颗粒0～8份；抗氧化剂0～0.5份；偶联剂0～0.5份；增韧剂0～5份；所述纳米层状无机矿物颗粒包括纳米层状无机矿物颗粒或纳米层状双金属氢氧化物中的至少一种。
7.通过上述技术方案，本技术选用纳米层状无机颗粒作为主要的改性材料，由于为层片状的颗粒添加至pet树脂中能对pet结晶具有促进作用，为异相成核提供晶核生成区，结晶后的pet复合材料的晶粒相对于纯pet材料的晶粒而言，晶粒更加细小的同时，使pet材料的耐磨耐刮擦性能进一步提高。
8.进一步地，所述耐磨耐刮擦型pet材料还包括6～15重量份多孔无机颗粒，所述多孔无机颗粒包括硅藻土、蛭石或伊利石中的至少一种。
9.通过上述技术方案，本技术优选多孔无机颗粒为负载材料，当将纳米层状无机矿物颗粒直接添加pet树脂中进行制备的过程中，多孔无机颗粒能有效负载纳米层状无机矿物颗粒，改善其分散性能不佳的缺陷，同时多孔无机颗粒能与pet材料形成良好的相容性，从而进一步改善制备的pet复合材料的耐磨性能。
10.进一步地，所述耐磨耐刮擦型pet材料还包括3～8重量份的碳酸钙晶须。
11.通过上述技术方案，本技术通过添加碳酸钙晶须与纳米层状无机矿物颗粒协同，对pet材料进行改性，由于因为碳酸钙晶须的长纤维状结构和缠结效果，能使其进一步缠结多孔无机颗粒纳米层状无机矿物颗粒，提高了改性材料之间的结合强度；
12.在此基础上，本技术选用的碳酸钙晶须具有良好的强度和硬度，进一步改善了pet
材料表面的硬度和耐磨性能，同时添加至pet表面的纳米层状无机矿物颗粒能在材料表面形成润滑保护层，进一步减缓pet材料的磨损，从而进一步改善其耐磨耐刮擦性能。
13.进一步地，所述纳米层状无机矿物颗粒包括纳米蒙脱石颗粒或纳米高岭土颗粒中的至少一种。
14.进一步地，所述纳米层状双金属氢氧化物包括镍铝层状双金属氢氧化物或镁铝层状双金属氢氧化物中的至少一种。
15.第二方面，本技术提供一种耐磨耐刮擦型pet材料的制备方法，采用如下的技术方案：
16.一种耐磨耐刮擦型pet材料的制备方法，包括以下制备步骤：
17.先将硅烷偶联剂与硬脂酸混合制备的复合改性剂、纳米层状无机颗粒、多孔无机颗粒和碳酸钙晶须混合并置于搅拌机中，收集混合物并与三分之一质量的pet树脂搅拌混合并置于双螺杆挤出机中，设置参数并挤出造粒，收集得预处理基体颗粒；
18.将预处理基体颗粒、抗氧化剂、偶联剂、增韧剂置于搅拌装置中，搅拌混合收集得混合料，将混合料置于调节双螺杆挤出机中，设置参数并挤出造粒，制备得pet粒子；
19.将pet粒子置于注塑机中，按尺寸要求注塑即可制备得所述耐磨耐刮擦型pet材料。
20.通过上述技术方案，本技术通过优化耐磨耐刮擦型pet材料的制备工艺，本技术选用复合改性剂先对改性材料进行表面改性处理，一方面复合改性剂中的硬脂酸能对碳酸钙晶须颗粒、多孔无机颗粒和纳米层状无机颗粒表面改性，改善其分散性能；
21.另一方面，复合改性剂中的硅烷类偶联剂能有效水解生成的硅醇与在碳酸钙晶须颗粒和纳米层状无机颗粒表面的羟基反应，并在其表面形成偶联剂分子膜，达到表面有机化的目的，改善其分散性能，从而进一步提高了pet树脂材料的力学性能和耐磨耐刮擦性能。
22.进一步地，所述双螺杆挤出计中设置参数为：温度1区：260℃、2区：265℃、3区：270℃、4区：270℃、5区：270℃、6区：270℃、7区：270℃、8区：265℃、模头区：260℃，双螺杆挤出机转速220～250r/min、喂料机转速10～15r/min。
23.本技术能产生的有益效果包括：
24.第一、本技术选用纳米层状无机颗粒作为主要的改性材料，由于为层片状的颗粒添加至pet树脂中能对pet结晶具有促进作用，为异相成核提供晶核生成区，结晶后的pet复合材料的晶粒相对于纯pet材料的晶粒而言，晶粒更加细小的同时，使pet材料的耐磨耐刮擦性能进一步提高。
25.第二、本技术优选多孔无机颗粒为负载材料，当将纳米层状无机矿物颗粒直接添加pet树脂中进行制备的过程中，多孔无机颗粒能有效负载纳米层状无机矿物颗粒，改善其分散性能不佳的缺陷，同时多孔无机颗粒能与pet材料形成良好的相容性，从而进一步改善制备的pet复合材料的耐磨性能。
26.第三、本技术通过优化耐磨耐刮擦型pet材料的制备工艺，本技术选用复合改性剂先对改性材料进行表面改性处理，一方面复合改性剂中的硬脂酸能对碳酸钙晶须颗粒、多孔无机颗粒和纳米层状无机颗粒表面改性，改善其分散性能；
27.另一方面，复合改性剂中的硅烷类偶联剂能有效水解生成的硅醇与在碳酸钙晶须
颗粒和纳米层状无机颗粒表面的羟基反应，并在其表面形成偶联剂分子膜，达到表面有机化的目的，改善其分散性能，从而进一步提高了pet树脂材料的力学性能和耐磨耐刮擦性能。
具体实施方式
28.为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对发明权利要求的限制。
29.本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
30.本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用分析纯或聚丙烯材料制备领域常规的纯度要求。
31.本发明所有原料，其牌号和简称均属于本领域常规牌号和简称，每个牌号和简称在其相关用途的领域内均是清楚明确的，本领域技术人员根据牌号、简称以及相应的用途，能够从市售中购买得到或常规方法制备得到。
32.现对部分原料信息作如下说明，但不限于这些材料：
33.pet树脂：wk-801，万凯新材料股份有限公司；
34.碳酸钙晶须：石家庄特诚新材料科技有限公司；
35.硅藻土：tfs120，河北鑫旭矿产品有限公司；
36.纳米高岭土：lg-80，上海亮江钛白化工制品有限公司；
37.蛭石：灵寿县崭新矿产品加工厂；
38.伊利石：z9，灵寿县弈腾新型材料科技有限公司；
39.纳米蒙脱石：k10，阿拉丁试剂有限公司；
40.抗氧化剂：1010，巴斯夫；
41.抗氧化剂：168，巴斯夫；
42.poe-g-mah：fb521a，佳易容；
43.poe-g-gma：sog-02，佳易容；
44.sebs：fg1901：美国科腾；
45.abs树脂：d-1000，镇江奇美。
46.制备例1
47.镁铝层状双金属氢氧化物：取150g硝酸镁、280g的尿素和230g硝酸铝混合并置于10000ml去离子水中。磁力搅拌并移入高压反应釜中，120℃干燥箱下晶化10h。自然冷却至室温。用去离子水离心、洗涤，直至滤液ph值达到7。然后将洗涤产物置于烘箱中70℃干燥至恒重，经研磨、过200目标准筛得到镁铝层状双金属氢氧化物。
48.制备例2
49.镍铝层状双金属氢氧化物：镁铝层状双金属氢氧化物：取150g硝酸镁、280g的尿素和275g硝酸铝混合并置于10000ml去离子水中。磁力搅拌并移入高压反应釜中，120℃干燥箱下晶化10h。自然冷却至室温。用去离子水离心、洗涤，直至滤液ph值达到7。然后将洗涤产物置于烘箱中70℃干燥至恒重，经研磨、过200目标准筛得到镍铝层状双金属氢氧化物。
50.实施例1～10
51.一种耐磨耐刮擦型pet材料，具体组分如表1所示。
52.先将15g硅烷偶联剂、350g硬脂酸和80g无水乙醇混合制备的复合改性剂；
53.再取pet树脂颗粒在160℃下进行干燥4～5h，使其含水量＜0.1％；
54.取纳米层状无机颗粒、多孔无机颗粒和碳酸钙晶须混合并置于搅拌机中，收集混合物并与三分之一质量的pet树脂搅拌混合并置于双螺杆挤出机中，调节转速350r/min混合10分钟，使原料充分混合均匀；调节双螺杆温度1区：260℃、2区：265℃、3区：270℃、4区：270℃、5区：270℃、6区：270℃、7区：270℃、8区：265℃、模头区：260℃。双螺杆挤出机转速250r/min、喂料机转速15r/min。将混合后的样品、增韧剂、偶联剂和抗氧化剂置于双螺杆挤出机进料斗中，挤出造粒得到耐磨耐刮擦型pet材料粒子；
55.将耐磨耐刮擦型pet材料粒子置于160℃下进行干燥4～5h，使其含水量＜0.1％后，再置于注塑机喂料口中，调节注塑机温度270℃，调整注塑参数，注塑得到不同尺寸形状的耐磨耐刮擦型pet材料。
56.表1实施例1～10组分表
[0057][0058][0059]
需要说明的是，本技术中，“抗氧化剂”，主要是指配方中老化防护体系的至少一种，包括胺类防老化剂中的醛胺类防老剂：3-羟基丁醛-a-萘胺(ah)、3羟基丁醛a萘胺(ap)、丁醛和苯胺的反应产物(ba)，酮胺类：rd、aw、dd、ble等，仲胺类：a、d、h、dnp、4010na、288、88等，酚类防老剂中的取代酚类：264、sp、1010，双取代酚类：2246-s、亚甲基-4426-s、xw、425，多元酚类：dbh，同时包括杂环类和其他种类防老剂，还包括物理防老剂中的固体石蜡、石蜡
油。
[0060]
需要说明的是，本技术中，“偶联剂”是一种在无机材料和有机材料或有机材料和有机材料之间通过化学作用使两者的亲和性得到改善的一种有机化合物。包括以下类型中的至少一种：硅烷类偶联剂、酞酸酯类偶联剂、锆酸酯类偶联剂、铝酸酯类偶联剂、锆铝酸酯偶联剂、铝钛复合偶联剂、有机铬类偶联剂、大分子偶联剂、硼酸酯类偶联剂、锡酸酯类偶联剂、端噁唑啉聚醚。其中大分子偶联剂是一种高聚物固体类偶联剂，传统的偶联剂为小分子型，其缺点是和树脂的相容性不好并且容易迁移。
[0061]
需要说明的是，本技术中，“增韧剂”选择poe-g-mah/poe-g-gma/sebs-g-mah/sebs-g-gma/epdm-g-mah/epdm-g-gma/abs-g-mah/abs-g-gma中的至少一种。
[0062]
性能检测
[0063]
对实施例1～10技术方案制备的耐磨耐刮擦型pet材料进行性能表征，具体表征方案参照以下标准：
[0064]
断裂伸长率：按gb/t1040-2006进行测试，试样为gb/t1040-2006中1a型哑铃试样，拉伸速度为2mm/min。
[0065]
弯曲强度：按gb/t9341-2008进行测试，试样尺寸为80*10*4mm，压缩速度为2mm/min。
[0066]
冲击强度：按gb/t1843-2008进行测试，冲击速度为3.5m/s，缺口类型为a型，缺口底部半径为0.25mm。
[0067]
耐磨性能：按gb/t3960-1983进行测试。
[0068]
具体检测结构如下表表2所示：
[0069]
表2性能检测表
[0070][0071]
由表1和表2数据可以发现，本技术选用纳米层状无机颗粒作为主要的改性材料，由于为层片状的颗粒添加至pet树脂中能对pet结晶具有促进作用，为异相成核提供晶核生成区，结晶后的pet复合材料的晶粒相对于纯pet材料的晶粒而言，晶粒更加细小的同时，使pet材料的耐磨耐刮擦性能进一步提高。
[0072]
以上所述，仅是本技术的几个实施例，并非对本技术做任何形式的限制，虽然本技术以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本技术，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本技术技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等
效实施案例，均属于技术方案范围内。

技术特征：
1.一种耐磨耐刮擦型pet材料，其特征在于，包括以下重量份物质：1.一种耐磨耐刮擦型pet材料，其特征在于，包括以下重量份物质：所述纳米层状无机矿物颗粒包括纳米层状无机矿物颗粒或纳米层状双金属氢氧化物中的至少一种。2.根据权利要求1所述的一种耐磨耐刮擦型pet材料，其特征在于，所述耐磨耐刮擦型pet材料还包括6～15重量份多孔无机颗粒，所述多孔无机颗粒包括硅藻土、蛭石或伊利石中的至少一种。3.根据权利要求1所述的一种耐磨耐刮擦型pet材料，其特征在于，所述耐磨耐刮擦型pet材料还包括3～8重量份的碳酸钙晶须。4.根据权利要求1所述的一种耐磨耐刮擦型pet材料，其特征在于，所述纳米层状无机矿物颗粒包括纳米蒙脱石颗粒或纳米高岭土颗粒中的至少一种。5.根据权利要求1所述的一种耐磨耐刮擦型pet材料，其特征在于，所述纳米层状双金属氢氧化物包括镍铝层状双金属氢氧化物或镁铝层状双金属氢氧化物中的至少一种。6.根据权利要求1～5任一项所述的一种耐磨耐刮擦型pet材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：先将硅烷偶联剂与硬脂酸混合制备的复合改性剂、纳米层状无机颗粒、多孔无机颗粒和碳酸钙晶须混合并置于搅拌机中，收集混合物并与三分之一质量的pet树脂搅拌混合并置于双螺杆挤出机中，设置参数并挤出造粒，收集得预处理基体颗粒；将预处理基体颗粒、抗氧化剂、偶联剂、增韧剂置于搅拌装置中，搅拌混合收集得混合料，将混合料置于调节双螺杆挤出机中，设置参数并挤出造粒，制备得pet粒子；将pet粒子置于注塑机中，按尺寸要求注塑即可制备得所述耐磨耐刮擦型pet材料。7.根据权利要求6所述的一种耐磨耐刮擦型pet材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出计中设置参数为：温度1区：260℃、2区：265℃、3区：270℃、4区：270℃、5区：270℃、6区：270℃、7区：270℃、8区：265℃、模头区：260℃，双螺杆挤出机转速220～250r/min、喂料机转速10～15r/min。

技术总结
本申请属于PET材料技术领域，具体涉及一种耐磨耐刮擦型PET材料及其制备方法。一种耐磨耐刮擦型PET材料，包括以下重量份物质：PET树脂25～40份；纳米层状无机颗粒0～8份；抗氧化剂0～0.5份；偶联剂0～0.5份；增韧剂0～5份；所述纳米层状无机矿物颗粒包括纳米层状无机矿物颗粒或纳米层状双金属氢氧化物中的至少一种。本申请选用纳米层状无机颗粒作为主要的改性材料，由于为层片状的颗粒添加至PET树脂中能对PET结晶具有促进作用，为异相成核提供晶核生成区，结晶后的PET复合材料的晶粒相对于纯PET材料的晶粒而言，晶粒更加细小的同时，使PET材料的耐磨耐刮擦性能进一步提高。使PET材料的耐磨耐刮擦性能进一步提高。


技术研发人员：周会鹏 宫玉辉
受保护的技术使用者：江苏中科聚合新材料产业技术研究院有限公司
技术研发日：2023.07.11
技术公布日：2023/9/9