专利名称：一种聚对苯二甲酸乙二酯(pet)管材及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种聚酯管材，特别涉及到采用聚对苯二甲酸乙二酯组合物制备的管材和加工制造方法。
PET是一种综合性能优良的聚合物，具有高强度、高刚性、耐溶剂性和耐热性。PET作为性能优异的工程塑料，主要用于汽车、家电、办公自动化设备的各种部件及电气与计算机的精密接插件中。但是由于它的结晶速度慢、在高剪切作用下熔体粘度低，限制了它的快速成型和应用领域。
塑料管道与金属、水泥管道相比，具有输送能耗低、耐腐蚀性好、内壁光滑等优点，所以近年来发展相当迅速，应用范围越来越广。由于PET具有高模量、高强度，用它制作的管道可以在更大的范围内代替金属和其它材质的管道，有广阔的应用前景。
采用通用的PET树脂进行管材挤出，由于熔体的结晶速度慢和熔体的强度低，通常不能获得理想的PET管材。日本特许公开昭62-290750中公开一种PET组合物及其管材，其组合物由PET、成核剂、成核促进剂和脱模剂组成。所述组合物仅可以制成外径为6mm的小管材，同时并未公开低特性粘数PET组合物的实例。日本特许公开昭55-32641中公开了一种PET管材的制备方法，该制法制成的管材管径为23mm，且制备工艺要求复杂。
本发明的目的是克服现有中PET管材规格单一且制备工艺复杂的缺点，而提供一种采用PET、带活性基团的乙烯共聚物、成核剂、扩链剂组合物制得的管材及其制备方法。
本发明的PET管材，其原料是PET组合物，该组合物包括以下组份和含量(重量份)PET 70～99，带活性基团的乙烯共聚物0～30，成核剂0.05～5，扩链剂0.05～3，助剂0.02～3。
上述的聚对苯二甲酸乙二酯是按现有的各种工业方法生产的，其特性粘数为0.60～1.20dL/g。它是均聚聚酯或共聚聚酯及其两者的混合物，其混合比为7∶3～3∶7。所述的均聚聚酯是指对苯二甲酸与乙二醇采用直接酯化法生产或对苯二甲酯与乙二醇采用酯交换法生产的聚合物；所述的共聚聚酯是指对苯二甲酸和间苯二甲酸与乙二醇的共聚物或对苯二甲酸与乙二醇和1，4-羟甲基环己烷的共聚物。
上述的带活性基团的乙烯共聚物，可以是乙烯与带活性基团的单体共聚的产物，这种共聚单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸等；也可以是乙烯与不带活性基团的单体共聚，共聚物再与带活性基团的单体接枝形成带活性基团的乙烯共聚物。这种共聚单体包括丙烯-1、丁烯-1、己烯-1、辛烯-1、4-甲基戊烯-1、醋酸乙烯酯等，接枝的活性单体有丙烯酸、丙烯酸正丁酯、马来酸酐、富马酸、富马酸酐、衣康酸、柠康酸、环氧丙烷丙基三甲基硅烷、甲基丙烯酸环氧甘油酯、2-异丙烯基-2-恶唑啉，如乙烯-1-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯或乙烯-正丁基丙烯酸酯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯。本发明组合物中带活性基团的乙烯共聚物的活性基团还包括羧酸盐基，它通常是带羧酸基或酸酐基团的乙烯共聚物的离子化产物，离子有钠离子、钾离子、锌离子，如三元乙丙橡胶接枝丙烯酸的钠盐或乙烯-丙烯酸共聚物的钾盐。。
本发明组合物采用的带活性基团的乙烯共聚物可以是满足上述要求的一种共聚物单独使用，也可以是几种共聚物并用。
上述的成核剂是指在PET熔体冷却过程中降低PET的成核界面自由能、促进PET结晶成核作用的物质，如金属氧化物、粘土类、无机盐类及有机酸的碱金属盐类。金属氧化物有二氧化钛、氧化锌、氧化镁、三氧化二铝等，粘土类有云母、蒙脱土、滑石粉等，无机盐类有硫酸钡、碳酸镁、磷酸钙等，有机酸的碱金属盐类有苯甲酸钠、安息香酸钠、硬脂酸钙等。本发明采用的成核剂可以是符合上述要求的一种或几种成核剂并用。
上述的扩链剂是指能够使PET的熔体粘度和熔体强度增大的化合物，它通常是带两个或两个以上官能团的化合物，这些官能团包括环氧基团、恶唑啉基团、异氰酸酯基团等，如N，N-二环氧丙基苯甲酰胺、1，3-苯撑-双(2-恶唑啉)、二异氰酸甲苯酯、N，N，N′，N′-四缩水甘油酯-4，4′-二氨基二苯甲烷等。
上述的助剂包括稳定剂、流动改性剂、着色剂、分散剂等各种助剂。例如，瑞士汽巴精化的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(Irganox 1010)、3，5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸二乙酯(Irganox 1222)、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4，6-二叔戊基苯酚(Tinuvin 328)以及三苯基磷酸酯、三甲基磷酸酯等热稳定剂和光稳定剂。这些稳定剂可以单独或复合使用，在组合物中的添加量为树脂重量的0.01～1％；较佳用量为树脂重量的0.01～0.5％。着色剂可以用色粉或色母粒的形式加入，依所需颜色和遮盖率而定，无特殊要求。分散剂主要用于色粉或色母粒的分散，可以是聚乙烯蜡、氯化聚乙烯蜡、聚丙烯蜡等，其用量与着色剂的用量相当。
本发明提供了一种聚对苯二甲酸乙二酯管材的制备方法按下列顺序步骤进行(1)按重量比将聚对苯二甲酸乙二酯70～99、带活性基团的乙烯共聚物0～30、成核剂0.05～5、扩链剂0.05～5和适当助剂放入预混合设备中混合均匀，形成混合物；(2)将混合物加入熔融混合设备(单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、双辊混炼机等)在270～290℃使物料熔融混合均匀，得到组合物；(3)将这种组合物在225～270℃经挤出成型机头制成直径为8～90mm、壁厚为0.1～3mm的管材，管材的挤出速度为1.5～16m/min。这种管材具有高的爆破强度和高的使用压力，适用于农业节水灌溉体系和其他流体输送系统。
本发明采用较多量聚对苯二甲酸乙二酯、较少量带活性基团的乙烯共聚物、成核剂、扩链剂和包括稳定剂、着色剂、分散剂制造的管材，具有均衡的刚性和抗冲击性，优良的防老化性能和较长的使用寿命，管材在23℃的爆破压力(按照国家标准GB 6674-86中4.4进行)为3～14MPa。这种管材能够满足节水灌溉体系对管材使用的各种要求。
本发明的内容可以通过下列实施例进一步补充解释，但是不能认为本发明仅仅限于这些实施例。实施例1将准确称取的特性粘数为0.63dL/g的PET 18Kg、乙烯-1-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯6.25Kg和二氧化钛(TiO2)0.125Kg、苯甲酸钠0.125Kg、N，N-二环氧丙基苯甲酰胺0.375Kg、Irganox 1010 0.05Kg、Irganox 1222 0.05Kg、聚乙烯蜡0.025Kg置于高速搅拌机中混合均匀。混合料在双螺杆挤出机中熔融挤出、冷却、造粒，机筒温度为225～280℃，机头温度为260℃。所得PET组合物在110℃真空干燥24小时后在单螺杆管材挤出机组上进行管材挤出，单螺杆挤出机的机筒温度为225～290℃，机头的温度为240℃，采用真空定径，所得管材的外壁直径为12mm，壁厚为0.5mm，挤出速度为16m/min。管材在23℃的爆破压力(按照国家标准GB 6674-86中4.4进行)为3MPa。实施例2将准确称取的特性粘数为0.94dL/g的PET 21.5Kg、三元乙丙橡胶接枝丙烯酸的钠盐2.1Kg和蒙脱土1.0Kg、二异氰酸甲苯酯0.275Kg、Irganox 1010 0.05Kg、Irganox 1222 0.05Kg、聚乙烯蜡0.025Kg置于高速搅拌机中混合均匀。混合料在双螺杆挤出机中熔融挤出、冷却、造粒，机筒温度为225～280℃，机头温度为260℃。所得PET组合物在110℃真空干燥24小时后在单螺杆管材挤出机组上进行管材挤出，单螺杆挤出机的机筒温度为225～270℃，机头的温度为258℃，采用真空定径，所得管材的外壁直径为50mm，壁厚为2mm，挤出速度为3m/min。管材在23℃的爆破压力(按照国家标准GB 6674-86中4.4进行)为10MPa。实施例3将准确称取的特性粘数为0.74dL/g的PET 7Kg、特性粘数为0.73dL/g的对苯二甲酸与乙二醇和1，4-羟甲基环己烷的共聚聚酯16.3Kg、乙烯-丙烯酸共聚物的钾盐1.2Kg和蒙脱土0.1Kg、二异氰酸甲苯酯0.275Kg、Irganox 1010 0.05Kg、Irganox1222 0.05Kg、聚乙烯蜡0.025Kg置于高速搅拌机中混合均匀。混合料在双螺杆挤出机中熔融挤出、冷却、造粒，机筒温度为225～280℃，机头温度为260℃。所得PET组合物在110℃真空干燥24小时后在单螺杆管材挤出机组上进行管材挤出，单螺杆挤出机的机筒温度为225～270℃，机头的温度为248℃，采用真空定径，所得管材的外壁直径为25mm，壁厚为1mm，挤出速度为5m/min。管材在23℃的爆破压力(按照国家标准GB 6674-86中4.4进行)为6MPa。实施例4将准确称取的特性粘数为0.73dL/g的对苯二甲酸与乙二醇和1，4-羟甲基环己烷的共聚聚酯7.35Kg、特性粘数为1.02dL/g的PET 17.15Kg和硫酸钡0.2Kg、N，N，N′，N′-四缩水甘油酯-4，4′-二氨基二苯甲烷0.2Kg、Irganox 1010 0.05Kg、Irganox1222 0.05Kg置于高速搅拌机中混合均匀。混合料在单螺杆管材挤出机组上直接挤出管材，机筒温度为225～270℃，机头温度为250℃，采用真空定径，所得管材外壁直径为73mm，壁厚为2.5mm，挤出速度为2.5m/min。管材在23℃的爆破压力(按照国家标准GB 6674-86中4.4进行)为12MPa。实施例5将准确称取的特性粘数为0.85dL/g的对苯二甲酸与间苯二甲酸和乙二醇的共聚聚酯46Kg、乙烯-正丁基丙烯酸酯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯3Kg和二氧化钛(TiO2)0.1Kg、苯甲酸钠0.1Kg、1，3-苯撑-双(2-恶唑啉)0.6Kg、Irganox 10100.1Kg、Irganox 1222 0.1Kg置于高速搅拌机中混合均匀。混合料在单螺杆管材挤出机组上直接挤出管材，机筒温度为210～270℃，机头温度为253℃，采用真空定径，所得管材外壁直径为90mm，壁厚为3mm，挤出速度为1.5m/min。管材在23℃的爆破压力(按照国家标准GB 6674-86中4.4进行)为14MPa。
权利要求
1.一种聚对苯二甲酸乙二酯管材，其特征在于所述的原料是聚对苯二甲酸乙二酯组合物，该组合物包括如下组份和含量(重量份)聚对苯二甲酸乙二酯70-99，带活性基团的乙烯共聚物0～30，成核剂0.05～5，扩链剂0.05～3，助剂0.02～3，上述聚对苯二甲酸乙二酯的特性粘数为0.60～1.20dL/g，上述的成核剂是二氧化钛、蒙脱土、硫酸钡或苯甲酸钠，上述的扩链剂是N，N-二环氧丙基苯甲酰胺、1，3-苯撑-双(2-恶唑啉)、二异氰酸甲苯酯或N，N，N,N′，N′-四缩水甘油酯-4，4′-二氨基二苯甲烷。
2.根据权利要求1所述的一种聚对苯二甲酸乙二酯管材，其特征在于所述的聚对苯二甲酸乙二酯是均聚聚酯、共聚聚酯或两者以3∶7～7∶3的混合物。
3.根据权利要求2所述的一种聚对苯二甲酸乙二酯管材，其特征在于所述的共聚聚酯是对苯二甲酸与间苯二甲酸和乙二醇的共聚物。
4.根据权利要求2所述的一种聚对苯二甲酸乙二酯管材，其特征在于所述的共聚聚酯是对苯二甲酸与乙二醇和1，4-羟甲基环己烷的共聚物。
5.根据权利要求1所述的一种聚对苯二甲酸乙二酯管材，其特征在于所述的带活性基团的乙烯共聚物是乙烯-1-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯或乙烯-正丁基丙烯酸酯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯。
6.根据权利要求1所述的一种聚对苯二甲酸乙二酯管材，其特征在于所述的带活性基团的乙烯共聚物是三元乙丙橡胶接枝丙烯酸的钠盐或乙烯-丙烯酸共聚物的钾盐。
7.根据权利要求1所述的一种聚对苯二甲酸乙二酯管材的制备方法，其特征在于按下列顺序步骤进行(1)按重量份将聚对苯二甲酸乙二酯70～99、带活性基团的乙烯共聚物0～30、成核剂0.05～5、扩链剂0.05～3和助剂0.02～3放入预混合设备中混合均匀，形成混合物；(2)将形成的混合物放入挤出机，在270～290℃使物料熔融混合均匀；(3)熔融混合均匀的物料经成型机头在225～270℃挤出、真空冷却定型。
8.根据权利要求1所述的一种聚对苯二甲酸乙二酯管材的制备方法，其特征在于所述的管材是直径为8～90mm、壁厚为0.1-3mm的管材。
全文摘要
本发明涉及一种聚对苯二甲酸乙二酯管材及其制备方法。该管材由聚对苯二甲酸乙二酯、带活性基团的乙烯共聚物、成核剂和扩链剂的组合物在220～270℃经熔融挤出制备而成,其管材外径为8～90mm、壁厚为0.1～3mm,爆破强度为3～14MPa,所得管材适用于农业节水灌溉体系和其他流体输送系统。
文档编号B29D23/00GK1263128SQ0010084
公开日2000年8月16日 申请日期2000年2月17日 优先权日2000年2月17日
发明者冯威, 王笃金, 胡先波, 黄皓浩, 关家玉, 刘学新, 徐端夫 申请人:中国科学院化学研究所