一种低湿度敏感性再生PC/PET复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供的低湿度敏感性再生PC/PET复合材料，包括以下重量份数成分：再生聚碳酸酯10～90份，再生聚对苯二甲酸乙二醇酯10～90份，水分子捕捉剂0.01～1份，活性端基加成反应添加剂0.1～2份，酯交换抑制剂0.1～1份，相容剂0～15份，增韧剂0～15份，抗氧剂0～1份，加工助剂0～1份。本发明专利技术低湿度敏感性再生PC/PET复合材料可以有效抑制水分子对再生PC/PET复合材料高温加工带来的高温水解、酯交换等负面影响，减少原料的烘干时间，对提高再生PC/PET合复合材料的制备效率，降低产品制备过程中的能耗具有重要意义。

A low humidity sensitive Recycled PC / PET composite and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种低湿度敏感性再生PC/PET复合材料及其制备方法
本专利技术属于高分子复合材料
，具体涉及低湿度敏感性再生PC/PET复合材料及其制备方法。
技术介绍
随着全球对环境保护的日益关注，塑料的绿色回收再生也成为了社会关注的重点。聚碳酸酯(PC)是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，具有优异的冲击韧性、耐蠕变性、尺寸稳定性、电气绝缘性、耐候性、透明性、无毒性等优点，被广泛应用于机械设备、建筑工程、交通运输、仪表及电器照明等领域。2019年全球聚碳酸酯的产能已经达到640万吨，依然处于供不应求的状态。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物，具有高强度、高刚性、高透明性以及良好的耐热性、尺寸稳定性和耐化学品性等综合性能，广泛用于饮料瓶、纺织、薄膜、合成纤维等方面，2019年PET的全球产量已经达到9000多万吨。随着PC和PET产品的大量消费，其后续回收再利用也成为了市场关注的重点。目前，PC和PET每年的回收再利用量只有几百万吨，远远低于市场消耗量，再生PC和再生PET未来的市场前景十分广阔。将再生PC和再生PET进行共混改性，制得的合金材料兼具PC和PET的优良性能，既保持了PC的耐热性，又提高了合金的耐溶剂性和耐应力开裂性。然而，聚碳酸酯(PC)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)在高温加工条件下很容易发生水解反应热氧老化反应，导致分子链断裂。断裂的PC和PET分子链会形成端羟基和端羧基，这些活性端基还会发生酯交换反应。PET内部通常会残留有合成过程中添加的酯交换催化剂(残留量大约为0.01％)，这些残留的催化剂会大大促进PC和PET之间的酯交换反应。酯交换反应虽然会将PC和PET的分子链结合在一起，在一定程度上提高PE和PET的相容性，但同时也会破环PET分子链的规整性，降低PET的结晶能力。此外，酯交换反应会不可避免的降低PC和PET的重均分子量和数均分子量，使其分子量变宽。通过高温烘干处理将水分子含量控制在0.02％以下，以及添加抗氧剂提高材料在高温加工过程中的热稳定性，可以在一定程度上避免PC和PET在加工过程中发生高温水解反应以及热氧老化降解。然而，为了将水分子含量控制在0.02％以下，PC和PET通常需要在130～160℃的高温条件下干燥4～6小时。长时间高温干燥不但影响生产效率，还会增加能耗。最重要的是，由于水分子会和PC和PET中的酯基产生络合，高温干燥无法完全除去水分，经过干燥处理后树脂中依然残留有痕量水分。此外，抗氧剂也只能缓解而非完全避免材料的热氧老化降解。PC和PET在高温加工过程中，依然或多或少的存在高温水解和热氧老化降解，并不断的累积活性端基。活性端基则在PET中残留酯交换催化剂作用下，不断的与PC和PET分子发生酯交换反应。为了避免酯交换反应的发生，现有技术多通过添加酯交换抑制剂来络合残留的酯交换催化剂，使其失去活性来达到抑制酯交换反应的目的。上述处理方式在一定程度上抑制了酯交换反应的发生，但没有降低端羟基和端羧基反应活性，依然会有部分基团参与酯交换反应，抑制酯交换反应的效果并不十分理想。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的问题，提供一种低湿度敏感性再生PC/PET复合材料及其制备方法，通过在再生PC/PET复合材料中引入水分子捕捉剂、活性端基加成反应添加剂以及酯交换抑制剂等来降低再生PC/PET复合材料对水分子的敏感性，达到减少原料烘干时间，提高生产效率，降低能耗的目的。本专利技术的以上一个目的通过以下技术方案来实现：一种低湿度敏感性再生PC/PET复合材料，包括以下重量份数成分：再生聚碳酸酯10～90份，再生聚对苯二甲酸乙二醇酯10～90份，水分子捕捉剂0.01～1份，活性端基加成反应添加剂0.1～2份，酯交换抑制剂0.1～1份，相容剂0～15份，增韧剂0～15份，抗氧剂0～1份，加工助剂0～1份。由于再生PC和再生PET中或多或少会残留有水分子，不可避免的会对PC和PET的热加工稳定性产生影响。常规处理中，会在样品使用前进行烘干以去除水分，但是烘干处理并不能完全去除树脂中残留的水分(如与酯基络合的水分无法除去)，且长时间高温干燥不但影响生产效率，还大大增加了能耗。本专利技术在再生PC和再生PET中添加水分子捕捉剂，水分子捕捉剂为与水分子具有高反应活性，且副反应少，可以在水分子进攻PC和PET分子链之前将水分子捕获，从而减小残留水分子所带来的负面影响。所述水分子捕捉剂优选为单苯酐类化合物和/或双苯酐类化合物。单或双苯酐类化合物与水分子具有高反应活性，生成稳定的羧基产物。水分子捕获剂除了需要与水分子具有较强的反应活性外，还应满足多个性能特点：如与水反应不释放挥发性小分子、具有适当的熔点、易在PC和PET中分散，不易高温挥发、储存稳定等。其中，双苯酐类化合物是少有的几种可以满足上述条件的小分子化合物。双苯酐类化合物的五元环酸酐非常容易吸水开环，开环后形成两个羧基，且不释放易挥发性小分子。因此，本专利技术所述水分子捕捉剂进一步优选为双苯酐类化合物，其具有以下结构：其中，R基团为脂肪族结构和/或芳香族结构。含有芳香族结构的双苯酐类化合物的熔点大多在200-300℃之间，基本上与PC和PET的加工区间重合，熔点越低，越容易在加工时及时融化，以及后期熔融加工过程中的分散。含有芳香族结构的双苯酐类化合物和PC和PET的分子结构类似，含有苯环和羰基，与PC和PET具有一定的相容性。且芳香二酐类化合物在高温加工时不会挥发，具有较好的热稳定性，存储稳定高，在隔绝水分子的情况下可长时间进行存放。因此双苯酐类化合物中的R基团优选为芳香族结构。进一步优选，含有芳香族结构的双苯酐类化合物可以选自以下结构的一种或几种：结构式(A-1)所示的3,3′,4,4′-三苯二醚四甲酸二酐(4,4′-HQDPA)、结构式(A-2)所示的3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐(BPDA)、结构式(A-3)所示的均苯四甲酸二酐(PMDA)、结构式(A-4)所示的2,2′,3,3′-三苯二醚四甲酸二酐(3,3′-HQDPA)、结构式(A-5)所示的3,3′,4,4′-二苯甲酮四甲酸二酐(BTDA)和结构式(A-6)所示的3,3′,4,4′-二苯醚四甲酸二酐(ODPA)。水分子捕捉剂的作用效果受其熔点以及化学反应活性的影响较大。熔点高于PC或PET的加工温度，则水分子捕捉剂难以在树脂中均匀分散；化学反应过低，则对水分子捕捉的效果不理想。本专利技术综合考虑熔点和反应活性，优选3,3′,4,4′-二苯甲酮四甲酸二酐和3,3′,4,4′-二苯醚四甲酸二酐以质量比1：(0.1-0.8)形成的混合物作为水分子捕捉剂，该水分子捕捉剂复合物即具有较低的熔点，又具有良好的反应活性，在再生PC/PET树脂中呈现出优于添加单成分水分子捕捉剂的优势。水分子捕捉剂与水反应后形成的羧基，需要及时除去，否则可能会与PC和PET分子发生酯交换反应。此外，PC和PET本身也可能由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低湿度敏感性再生PC/PET复合材料，其特征在于，所述复合材料包括以下重量份数成分：/n再生聚碳酸酯10～90份，/n再生聚对苯二甲酸乙二醇酯10～90份，/n水分子捕捉剂0.01～1份，/n活性端基加成反应添加剂0.1～2份，/n酯交换抑制剂0.1～1份，/n相容剂0～15份，/n增韧剂0～15份，/n抗氧剂0～1份，/n加工助剂0～1份。/n

【技术特征摘要】
1.一种低湿度敏感性再生PC/PET复合材料，其特征在于，所述复合材料包括以下重量份数成分：
再生聚碳酸酯10～90份，
再生聚对苯二甲酸乙二醇酯10～90份，
水分子捕捉剂0.01～1份，
活性端基加成反应添加剂0.1～2份，
酯交换抑制剂0.1～1份，
相容剂0～15份，
增韧剂0～15份，
抗氧剂0～1份，
加工助剂0～1份。


2.根据权利要求1所述的低湿度敏感性再生PC/PET复合材料，其特征在于，所述水分子捕捉剂为单苯酐类化合物和/或双苯酐类化合物。


3.据权利要求1所述的低湿度敏感性再生PC/PET复合材料，其特征在于，所述水分子捕捉剂为双苯酐类化合物，其具有以下结构：



其中，R基团为脂肪族结构和/或芳香族结构。


4.据权利要求1所述的低湿度敏感性再生PC/PET复合材料，其特征在于，所述水分子捕捉剂为3,3′,4,4′-三苯二醚四甲酸二酐、3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐、均苯四甲酸二酐、2,2′,3,3′-三苯二醚四甲酸二酐、3,3′,4,4′-二苯甲酮四甲酸二酐、3,3′,4,4′-二苯醚四甲酸二酐中的一种或多种。


5.据权利要求1所述的低湿度敏感性再生PC/PET复合材料，其特征在于，所述水分子捕捉剂为3,3′,4,4′-二苯甲酮四甲酸二酐和3,3′,4,4′-二苯醚四甲酸二酐以质量比1：(0.1-0.8)形成的混合物。


6.据权利要求1所述的低湿度敏感性再生PC/P...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐禄波，吴剑波，王旭，范方虹，
申请(专利权)人：宁波坚锋新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33