本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，尤其涉及一種高效PE/PET復(fù)合材料界面相容劑、高強(qiáng)抗紫外線PE/PET復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，塑料的需求量越來越大，廢棄塑料帶來的白色污染越來越嚴(yán)重，尤其是PE、PET兩大類塑料廢棄量最為突出。同時(shí)，PE力學(xué)性能及耐熱性較差，PET作為工程塑料，較脆、吸水大，加工時(shí)熔體黏度較低。將PE、PET制成一種復(fù)合材料，不但能夠優(yōu)化兩者性能，而且解決了兩大塑料回收問題，對(duì)推進(jìn)環(huán)境保護(hù)和實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益具有重大意義。

PET屬于極性聚合物，PE屬于非極性聚合物，兩者溶解度參數(shù)值相差較大，互不相溶。目前最有效的方法是添加相容劑，大部分為馬來酸酐單獨(dú)接枝的相容劑。馬來酸酐接枝PE，在PE上引入極性側(cè)基，增加了極性，促進(jìn)了PE、PET相容，但馬來酸酐接枝PE的接枝率較低，使其增容效果較差，在相容劑用量上要大，從而降低了PE、PET的相對(duì)比例，由此PE/PET復(fù)合材料性能會(huì)有所降低。因此，開發(fā)一種高效的PE/PET復(fù)合材料相容劑尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種高效PE/PET復(fù)合材料界面相容劑、高強(qiáng)抗紫外線PE/PET復(fù)合材料及其制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種高效PE/PET復(fù)合材料界面相容劑，其原料組成按重量份數(shù)配比為：高密度聚乙烯100份、馬來酸酐0.5-2.0份、甲基丙烯酸縮水甘油酯0.5-2.0份、引發(fā)劑0.05-0.3份、熱穩(wěn)定劑0.1-0.5份。

所述界面相容劑的制備方法，包括以下步驟。

（1）將高密度聚乙烯、馬來酸酐 、甲基丙烯酸縮水甘油酯、引發(fā)劑、 熱穩(wěn)定劑按重量份數(shù)配料，于高混機(jī)內(nèi)混合均勻。

（2）物料混合均勻后，將物料投入到雙螺桿擠出機(jī)的加料斗中，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)混煉塑化并擠出；擠出溫度為170℃—200℃，主機(jī)轉(zhuǎn)速為550r/min—600r/min，反應(yīng)時(shí)間3-5min。

（3）經(jīng)牽條、冷卻、切粒，粒料于60—80℃下真空干燥8—12h。

所述的高密度聚乙烯、馬來酸酐、甲基丙烯酸縮水甘油酯、引發(fā)劑、熱穩(wěn)定劑重量份數(shù)配比優(yōu)選為：高密度聚乙烯100份、馬來酸酐1.2-1.5份、甲基丙烯酸縮水甘油酯1.2-1.5份、引發(fā)劑0.2-0.3份、熱穩(wěn)定劑0.3-0.5份。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明利用上述的界面相容劑提供了一種高強(qiáng)抗紫外線PE/PET復(fù)合材料，采用如下技術(shù)方案，本發(fā)明PE/PET復(fù)合材料的原料組成按重量份數(shù)表示為：高密度聚乙烯70份、對(duì)苯二甲酸乙二醇酯30份、界面相容劑5份、紫外線吸收劑0.1-0.5份、抗氧劑0.1-0.3份。

本發(fā)明還提供一種高強(qiáng)抗紫外線PE/PET復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟。

（1）將高密度聚乙烯、對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、界面相容劑、紫外線吸收劑、抗氧劑按重量份配比配料，于高混機(jī)內(nèi)混合均勻。

（2）物料混合均勻后，將物料投入到雙螺桿擠出機(jī)的加料斗中，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)混煉塑化并擠出；高強(qiáng)抗紫外線PE/PET復(fù)合材料擠出溫度為200℃—250℃，主機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為280r/min—320r/min，反應(yīng)時(shí)間3-5min。

（3）經(jīng)牽條、冷卻、切粒，粒料于60—80℃下真空干燥8—12h。

所述的高密度聚乙烯、對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、界面相容劑、紫外線吸收劑、抗氧劑重量配比優(yōu)選為：高密度聚乙烯70份、對(duì)苯二甲酸乙二醇酯30份、界面相容劑5份、紫外線吸收劑0.3-0.4份、抗氧劑0.2-0.3份。

熔融接枝反應(yīng)中通常伴隨副反應(yīng)，所以對(duì)工藝條件與引發(fā)劑的用量等諸多因素進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。通過實(shí)驗(yàn)，本發(fā)明采用過氧化二異丙苯為引發(fā)劑，硬脂酸鋅為熱穩(wěn)定劑（或叫做潤(rùn)滑劑），UV531為紫外線吸收劑，1010為抗氧劑。

本發(fā)明有益效果。

本發(fā)明中，馬來酸酐、甲基丙烯酸縮水甘油酯共接枝高密度聚乙烯，是一種高效界面相容劑，在PE/PET復(fù)合材料上的應(yīng)用，比HDPE-g-MAH和HDPE-g-GMA任何一種單獨(dú)使用效果都要好，其熔融指數(shù)較高，耐熱性好，填充能力大，具備良好加工性能，能夠高效提升PE/PET復(fù)合材料力學(xué)性能。通過適量的添加UV531，同時(shí)賦予了高強(qiáng)度PE/PET復(fù)合材料的抗紫外線、防老化能力，使其廣泛應(yīng)用于醫(yī)療包裝、合金管材等領(lǐng)域。

（1）選用馬來酸酐和甲基丙烯酸縮水甘油酯作為接枝單體，其優(yōu)點(diǎn)是：其一，具有極性支鏈和非極性主鏈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過對(duì)高密度聚乙烯的接枝改性，在非極性主鏈上引入了極性或功能性的不同種類側(cè)基，使該相容劑具有高效的相容性；其二，避免由于單體的均聚，而導(dǎo)致接枝效率降低。馬來酸酐、甲基丙烯酸縮水甘油酯共接枝高密度聚乙烯，是一種高效界面相容劑，極大的改善了聚烯烴與對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的相容性，提升了PE/PET復(fù)合材料力學(xué)性能，比單獨(dú)任何一種接枝的效果要好，從掃描電鏡圖觀察斷面，裂痕較多，溝壑清晰，兩相粘結(jié)較強(qiáng)，相粒子分散均一，體系的相形態(tài)結(jié)構(gòu)得到明顯改善，相容劑的加入對(duì)PE/PET復(fù)合材料的力學(xué)性能影響較大。

本發(fā)明中的界面相容劑和PE/PET復(fù)合材料的制備方法采用反應(yīng)擠出熔融接枝法，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備投資小，生產(chǎn)成本低，可進(jìn)行連續(xù)化工業(yè)生產(chǎn)。

附圖說明

圖1 MAH接枝類增容PE/PET合金。

圖2本發(fā)明增容PE/PET合金。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，特給出以下具體實(shí)施方案，需要特別說明的是以下具體實(shí)施方式不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述本發(fā)明內(nèi)容對(duì)本發(fā)明做的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

一、以下實(shí)施例通過實(shí)驗(yàn)對(duì)馬來酸酐（MAH）、甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）、引發(fā)劑（DCP）、熱穩(wěn)定劑（硬脂酸鋅）用量作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1。

取100份高密度聚乙烯、1.5份馬來酸酐、1.5份甲基丙烯酸縮水甘油酯、0.4份硬脂酸鋅，按表1分別取相應(yīng)份數(shù)DCP，于高混機(jī)內(nèi)混合均勻，投入到雙螺桿擠出機(jī)中，擠出溫度為200℃，主機(jī)轉(zhuǎn)速為590r/min，反應(yīng)時(shí)間3-5min，經(jīng)牽條、冷卻、切粒。結(jié)果見表1，結(jié)果分析得出，DCP增加到0.25份左右時(shí)，接枝率與熔指恰好同時(shí)達(dá)到最大，此時(shí)接枝效率高，流動(dòng)性好。因此，引發(fā)劑用量0.2-0.3份為宜。

表1 DCP用量變化對(duì)接枝率的影響。

實(shí)施例2。

取100份高密度聚乙烯、0.25份引發(fā)劑、0.4份硬脂酸鋅，按表2分別取相應(yīng)份數(shù)馬來酸酐和甲基丙烯酸縮水甘油酯，于高混機(jī)內(nèi)混合均勻，投入到雙螺桿擠出機(jī)中，擠出溫度為200℃，主機(jī)轉(zhuǎn)速為590r/min，反應(yīng)時(shí)間3-5min，經(jīng)牽條、冷卻、切粒。結(jié)果見表2，結(jié)果分析得出，隨著MAH與GMA的用量逐漸增大，熔指先減小后增大，熔指達(dá)到最小值時(shí)流動(dòng)性差，不易于加工，綜合接枝效率得出，馬來酸酐和甲基丙烯酸縮水甘油酯量用量為1.2-1.5份為宜。

表2 MAH與GMA的用量對(duì)接枝率的影響。

實(shí)施例3。

取100份高密度聚乙烯、1.5份馬來酸酐、1.5份甲基丙烯酸縮水甘油酯、0.25份引發(fā)劑、按表3分別取相應(yīng)份數(shù)硬脂酸鋅，于高混機(jī)內(nèi)混合均勻，投入到雙螺桿擠出機(jī)中，擠出溫度為200℃，主機(jī)轉(zhuǎn)速為590r/min，反應(yīng)時(shí)間3-5min，經(jīng)牽條、冷卻、切粒。結(jié)果見表3， 結(jié)果分析得出，潤(rùn)滑劑硬脂酸鋅含量對(duì)熔指基本無影響，隨著硬脂酸鋅用量的增加，相容劑顏色逐漸變淺直至接近無色，顏色越淺對(duì)產(chǎn)品顏色影響越小，同時(shí)考慮到原料用量成本，硬脂酸鋅用量為0.3-0.5份為宜。

表3 硬脂酸鋅的用量對(duì)熔融指數(shù)的影響。

二、以下實(shí)施例通過實(shí)驗(yàn)對(duì)高密度聚乙烯、對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、界面相容劑、紫外線吸收劑（UV531）、抗氧劑（1010）用量作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例4。

取70份高密度聚乙烯、30份聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、5份本發(fā)明的相容劑、0.2份1010、按表4分別取相應(yīng)份數(shù)UV531，按順序編號(hào)①②③④⑤，混合均勻，投入到雙螺桿擠出機(jī)中，擠出溫度為235℃，主機(jī)轉(zhuǎn)速為300r/min，喂料頻率15 r/min，反應(yīng)時(shí)間3-5min，經(jīng)牽條、冷卻、切粒，分別經(jīng)注塑機(jī)制成力學(xué)性能檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)樣，依次按順序編號(hào)①②③④⑤，最后置于紫外線老化試驗(yàn)箱進(jìn)行試驗(yàn)，老化前力學(xué)性能數(shù)據(jù)與老化后力學(xué)性能數(shù)據(jù)之差，即為力學(xué)性能降低值。

表4 老化試驗(yàn)中采用UV531的具體份數(shù)。

紫外線加速老化PE/PET復(fù)合材料力學(xué)性能，老化時(shí)間模擬值800小時(shí)，老化試驗(yàn)結(jié)果見表5，綜合力學(xué)性能各項(xiàng)指標(biāo)下降值，UV531用量在0.3-0.4份之間，各項(xiàng)力學(xué)性能下降值最小，說明老化最為緩慢。由此，紫外線吸收劑UV531用量為0.3-0.4份為宜。

表5 不同份數(shù)的UV531老化試驗(yàn)性能指標(biāo)下降對(duì)比值。

實(shí)施例5。

取70份高密度聚乙烯、30份聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、5份本發(fā)明的相容劑、0.3份UV531，按表6分別取相應(yīng)份數(shù)1010，于高混機(jī)內(nèi)混合均勻后，投入到雙螺桿擠出機(jī)中，擠出溫度為235℃，主機(jī)轉(zhuǎn)速為300r/min，喂料頻率15r/min，反應(yīng)時(shí)間3-5min，經(jīng)牽條、冷卻、切粒。結(jié)果見表6，抗氧劑的加入防止物料反應(yīng)過程中氧化變黃，抗氧劑用量越大，抗氧化效果越發(fā)明顯。由此，抗氧劑用量為0.2-0.3份為宜。

表6 采用不同份數(shù)抗氧劑的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

三、以下實(shí)施例為不同MAH與GMA比例對(duì)高強(qiáng)抗紫外線PE/PET復(fù)合材料的力學(xué)性能影響。

實(shí)施例6。

將100份高密度聚乙烯、1份馬來酸酐、2份甲基丙烯酸縮水甘油酯、0.25份過氧化二異丙苯、0.4份硬脂酸鋅混合，于高速混合機(jī)內(nèi)混合均勻；物料混合均勻后，投入到雙螺桿擠出機(jī)中，擠出溫度為200℃，主機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為590r/min，喂料頻率18r/min，反應(yīng)3-5min，牽條、冷卻、切粒。

將70份高密度聚乙烯、30份對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、5份界面相容劑、0.3份紫外線吸收劑、0.2份抗氧劑混合，于高混機(jī)內(nèi)混合均勻；經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)，擠出溫度為235℃，主機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為300r/min，料頻15r/min，經(jīng)牽條、冷卻、切粒。

實(shí)施例7。

將100份高密度聚乙烯、1.2份馬來酸酐、1.8份甲基丙烯酸縮水甘油酯、0.25份過氧化二異丙苯、0.4份硬脂酸鋅混合，于高速混合機(jī)內(nèi)混合均勻；物料混合均勻后，投入到雙螺桿擠出機(jī)中，擠出溫度為200℃，主機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為590r/min，喂料頻率18r/min，反應(yīng)3-5min，牽條、冷卻、切粒。

將70份高密度聚乙烯、30份對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、5份界面相容劑、0.3份紫外線吸收劑、0.2份抗氧劑混合，于高混機(jī)內(nèi)混合均勻；物料混合均勻后，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)，擠出溫度為235℃，主機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為300r/min，料頻15r/min，經(jīng)牽條、冷卻、切粒。

實(shí)施例8。

將100份高密度聚乙烯、1.5份馬來酸酐、1.5份甲基丙烯酸縮水甘油酯、0.25份過氧化二異丙苯、0.4份硬脂酸鋅混合，于高速混合機(jī)內(nèi)混合均勻；物料混合均勻后，投入到雙螺桿擠出機(jī)中，擠出溫度為200℃，主機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為590r/min，喂料頻率18r/min，反應(yīng)3-5min，牽條、冷卻、切粒。

將70份高密度聚乙烯、30份對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、5份界面相容劑、0.3份紫外線吸收劑、0.2份抗氧劑混合，于高混機(jī)內(nèi)混合均勻；物料混合均勻后，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)，擠出溫度為235℃，主機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為300r/min，料頻15r/min，經(jīng)牽條、冷卻、切粒。

實(shí)施例9。

將100份高密度聚乙烯、1.8份馬來酸酐、1.2份甲基丙烯酸縮水甘油酯、0.25份過氧化二異丙苯、0.4份硬脂酸鋅混合，于高速混合機(jī)內(nèi)混合均勻；物料混合均勻后，投入到雙螺桿擠出機(jī)中，擠出溫度為200℃，主機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為590r/min，喂料頻率18r/min，反應(yīng)3-5min，牽條、冷卻、切粒。

將70份高密度聚乙烯、30份對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、5份界面相容劑、0.3份紫外線吸收劑、0.2份抗氧劑混合，于高混機(jī)內(nèi)混合均勻；物料混合均勻后，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)，擠出溫度為235℃，主機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為300r/min，料頻15r/min，經(jīng)牽條、冷卻、切粒。

實(shí)施例10。

將100份高密度聚乙烯、2份馬來酸酐、1份甲基丙烯酸縮水甘油酯、0.25份過氧化二異丙苯、0.4份硬脂酸鋅混合，于高速混合機(jī)內(nèi)混合均勻；物料混合均勻后，投入到雙螺桿擠出機(jī)中，擠出溫度為200℃，主機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為590r/min，喂料頻率18r/min，反應(yīng)3-5min，牽條、冷卻、切粒。

將70份高密度聚乙烯、30份對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、5份界面相容劑、0.3份紫外線吸收劑、0.2份抗氧劑混合，于高混機(jī)內(nèi)混合均勻；物料混合均勻后，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)，擠出溫度為235℃，主機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為300r/min，料頻15r/min，經(jīng)牽條、冷卻、切粒。

通過對(duì)實(shí)施例6-10中的力學(xué)性能進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見表7。

表7 MAH與GMA的份數(shù)對(duì)高強(qiáng)抗紫外線PE/PET力學(xué)性能的影響。

綜上所述，當(dāng)馬來酸酐與甲基丙烯酸甲酯的重量份數(shù)皆為1.5時(shí)，PE/PET復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度達(dá)到最大。

四、以下實(shí)施例為不同HDPE含量的高強(qiáng)抗紫外線PE/PET復(fù)合材料的力學(xué)性能，以下每個(gè)實(shí)施例中所用的界面相容劑為實(shí)施例8制備的界面相容劑。

實(shí)施例11。

將70份高密度聚乙烯、30份對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、5份界面相容劑、0.3份紫外線吸收劑、0.2份抗氧劑混合，于高混機(jī)內(nèi)混合均勻；物料混合均勻后，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)，擠出溫度為235℃，主機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為300r/min，料頻15r/min，經(jīng)牽條、冷卻、切粒。

實(shí)施例12。

將80份高密度聚乙烯、20份對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、5份界面相容劑、0.3份紫外線吸收劑、0.2份抗氧劑混合，于高混機(jī)內(nèi)混合均勻；物料混合均勻后，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)，擠出溫度為235℃，主機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為300r/min，料頻15r/min，經(jīng)牽條、冷卻、切粒。

實(shí)施例13。

將90份高密度聚乙烯、10份對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、5份界面相容劑、0.3份紫外線吸收劑、0.2份抗氧劑混合，于高混機(jī)內(nèi)混合均勻；物料混合均勻后，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)，擠出溫度為235℃，主機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為300r/min，料頻15r/min，經(jīng)牽條、冷卻、切粒。

實(shí)施例14。

將100份高密度聚乙烯、0.3份UV531、0.2份抗氧劑混合，于高混機(jī)內(nèi)混合均勻；物料混合均勻后，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)，擠出溫度為235℃，主機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為300r/min，料頻15r/min，經(jīng)牽條、冷卻、切粒。

通過上述實(shí)施例11-14的力學(xué)性能進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見表8。

表8 不同份數(shù)HDPE含量對(duì)HDPE/PET力學(xué)性能的影響。

綜上所述，當(dāng)高密度聚乙烯、對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的重量份數(shù)分別為70和30時(shí)，PE/PET復(fù)合材料懸臂梁沖擊達(dá)到最大。

取MAH和MAH/GMA分別做界面相容劑的PE/PET復(fù)合材料，在掃描鏡下觀察其性狀，具體見圖1-2。MAH/GMA制成的界面相容劑接枝HDPE比單獨(dú)任何一種接枝的效果要好，從掃描電鏡圖觀察斷面，裂痕較多，溝壑清晰，兩相粘結(jié)較強(qiáng)，相粒子分散均一，體系的相形態(tài)結(jié)構(gòu)得到明顯改善。