一种低粘度可逆交联R-PET再生材料及其制备方法

本发明涉及聚合物材料再生，具体涉及一种低粘度可逆交联r-pet再生材料及其制备方法。

背景技术：

1、聚对苯二甲酸乙二醇酯（pet）具有良好的力学性能和可回收性，广泛应用于薄膜、瓶片、纤维、工程塑料等领域。然而，pet回收料（r-pet）由于加工和使用过程中会造成分子链断裂，分子量降低，表现为力学性能下降。为了克服以上缺点和实现材料的高值化利用，r-pet 的改性主要有3个方向：一种是与其他材料复合改性，既可与原生pet材料共混使用，也可与如尼龙（pa）、聚氨酯（pu）、聚丙烯（pp）、碳纤维和纳米材料等其他聚合物材料复合使用。另一种则是增粘改性，借用扩链剂提高材料的分子量，若配合稳定剂使用还可延长材料的使用寿命，如在pet再生工艺中增加固相增粘（ssp）流程，提高材料的粘度。第三种是通过纳米材料增强，如碳纳米管、碳纤维增强pet等。但这些方法都未能从根本上解决r-pet力学性能随使用次数增加急剧下降的问题。

2、因此，需要开发一种具有良好的可逆加工性能，且力学性能优异的r-pet。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有可重复使用且力学性能优异的低粘度可逆交联r-pet再生材料及其制备方法，通过在pet分子链上引入可逆diels-alder（d-a）键对回收的pet进行可逆交联，可以在保证材料力学性能的前提下，显著降低pet的熔体粘度，改善其加工性能，并使材料可以多次加工再利用。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案一为：

3、一种低粘度可逆交联r-pet再生材料，以pet回收料为基材，通过与其他组分共混挤出得到，其他组分包括：

4、组分a：呋喃衍生物或含有呋喃基团的扩链剂；所述呋喃衍生物为2,5-呋喃二甲酸、2,5-呋喃二甲酸酐或2,5-呋喃二甲醇；所述含有呋喃基团的扩链剂由碳化二亚胺或其聚合物与2,5-呋喃二甲酸或呋喃甲酸在氮气保护下熔融混合反应得到，碳化二亚胺与羧基的摩尔比为1∶0.99；

5、组分b：双马来酰亚胺或聚乙二醇二琥珀酰亚胺乙酸酯；

6、组分c：抗氧剂。

7、进一步的，所述pet回收料与其他组分的重量配比为：

8、pet回收料∶组分a∶组分b∶组分c=5000∶100∶50∶15。

9、进一步的，所述抗氧剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯。

10、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案二为：

11、一种低粘度可逆交联r-pet再生材料的制备方法，包括以下步骤：

12、步骤s1、将pet回收料、组分a、组分b和组分c加入双螺杆挤出机中进行共混挤出；

13、所述组分a为呋喃衍生物或含有呋喃基团的扩链剂；所述呋喃衍生物为2,5-呋喃二甲酸、2,5-呋喃二甲酸酐或2,5-呋喃二甲醇；所述含有呋喃基团的扩链剂由碳化二亚胺或其聚合物与2,5-呋喃二甲酸或呋喃甲酸在氮气保护下熔融混合反应得到，碳化二亚胺与羧基的摩尔比为1∶0.99；

14、所述组分b为双马来酰亚胺或聚乙二醇二琥珀酰亚胺乙酸酯；

15、所述组分c为抗氧剂；

16、步骤s2、挤出后水冷，取中间段切粒收集，干燥后在60℃烘箱中反应24h，冷却至常温放置24h，即得低粘度可逆交联r-pet再生材料。

17、进一步的，所述pet回收料与其他组分的重量配比为：

18、pet回收料∶组分a∶组分b∶组分c=5000∶100∶50∶15。

19、进一步的，在步骤s1中，将双螺杆挤出机的1区～4区温度设置为240℃；5区～9区温度设置为相同的温度，并视作挤出温度，挤出温度为250℃；模头温度设置为 250℃，螺杆转速为50r/min，真空度为0～-0.06mpa。

20、进一步的，在步骤s1之前，还包括对pet回收料进行干燥预处理的步骤：将pet回收料放入真空干燥箱于120℃下干燥6h，充分除去表面水分，再升温至150℃继续干燥6h以上，除去内部水分并预结晶，防止物料在螺杆前端结块，然后真空冷却至室温。

21、进一步的，在步骤s1中，将pet回收料、组分a、组分b和组分c通过高速混合机充分混合后再加入双螺杆挤出机中；或者，先将pet回收料、组分a和组分c通过高速混合机充分混合后加入双螺杆挤出机中，再在双螺杆挤出机的四段、五段或六段侧喂料加入组分b。

22、进一步的，所述抗氧剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯。

23、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案三为：

24、一种由上述技术方案二制备得到的低粘度可逆交联r-pet再生材料。

25、本发明的有益效果在于：本发明使用热可逆d-a键对pet回收料（r-pet）进行可逆交联，可以显著提高r-pet的力学性能，并使材料可以多次加工再利用。制得的低粘度可逆交联r-pet再生材料在常温下的拉伸强度可达90mpa，断裂伸长率可达110％以上；且10次回收后，拉伸强度的保持率可达95％以上，伸模量的保持率在95％以上，断裂伸长率的保持率在97％以上，具有优异的再回收能力。

技术特征：

1.一种低粘度可逆交联r-pet再生材料，其特征在于：以pet回收料为基材，通过与其他组分共混挤出得到，其他组分包括：

2.根据权利要求1所述的低粘度可逆交联r-pet再生材料，其特征在于：所述pet回收料与其他组分的重量配比为：

3.根据权利要求1所述的低粘度可逆交联r-pet再生材料，其特征在于：所述抗氧剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯。

4.一种低粘度可逆交联r-pet再生材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种低粘度可逆交联r-pet再生材料的制备方法，其特征在于：所述pet回收料与其他组分的重量配比为：

6.根据权利要求4所述的一种低粘度可逆交联r-pet再生材料的制备方法，其特征在于：在步骤s1中，将双螺杆挤出机的1区～4区温度设置为240℃；5区～9区温度设置为相同的温度，并视作挤出温度，挤出温度为250℃；模头温度设置为 250℃，螺杆转速为50r/min，真空度为0～-0.06mpa。

7.根据权利要求4所述的一种低粘度可逆交联r-pet再生材料的制备方法，其特征在于，在步骤s1之前，还包括对pet回收料进行干燥预处理的步骤：将pet回收料放入真空干燥箱于120℃下干燥6h，充分除去表面水分，再升温至150℃继续干燥6h以上，除去内部水分并预结晶，防止物料在螺杆前端结块，然后真空冷却至室温。

8.根据权利要求4所述的一种低粘度可逆交联r-pet再生材料的制备方法，其特征在于：在步骤s1中，将pet回收料、组分a、组分b和组分c通过高速混合机充分混合后再加入双螺杆挤出机中；或者，先将pet回收料、组分a和组分c通过高速混合机充分混合后加入双螺杆挤出机中，再在双螺杆挤出机的四段、五段或六段侧喂料加入组分b。

9.根据权利要求4所述的一种低粘度可逆交联r-pet再生材料的制备方法，其特征在于：所述抗氧剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯。

10.一种由权利要求4-9任意一项制备方法制备得到的低粘度可逆交联r-pet再生材料。

技术总结
本发明涉及一种低粘度可逆交联R‑PET再生材料及其制备方法，由PET回收料与其他组分共混挤出得到，组分A：呋喃衍生物或含有呋喃基团的扩链剂；组分B：双马来酰亚胺或聚乙二醇二琥珀酰亚胺乙酸酯；组分C：抗氧剂。本发明通过选择合适的组分配比并优化双螺杆挤出机的设置参数，在PET分子链上成功引入可逆Diels‑Alder键，利用D‑A动态热可逆特性对R‑PET进行可逆交联，显著提高R‑PET的力学性能，并使材料可以多次加工再利用，常温下的拉伸强度可达90MPa，断裂伸长率可达110％以上；且10次回收后，拉伸强度的保持率可达95％以上，伸模量的保持率在95％以上，断裂伸长率的保持率在97％以上。

技术研发人员：刘海东,屈毅林,宫蕾
受保护的技术使用者：西南科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1