回收PETPA66复合材料的研究
栏目:PET材料 发布时间:2018-12-29 23:47
慧聪网塑料讯:目前,我国软饮料产量以超过20%的年均增长率递增,其包装用聚对苯二甲酸乙二酯( PET)瓶的需求量也以年均18%的速率增长。据统计,2005年我国约有140万tPET瓶被丢弃,由此造成...

  慧聪网塑料讯:目前,我国软饮料产量以超过20%的年均增长率递增,其包装用聚对苯二甲酸乙二酯( PET)瓶的需求量也以年均18%的速率增长。据统计,2005年我国约有140万tPET瓶被丢弃,由此造成的污染问题日益严重。如何实现大量废弃PET瓶的回收和循环利用已成为一个亟待解决的社会问题。开发先进的回收技术,大幅度提高PET瓶“升级利用”的比例,有利于资源的综合利用,减轻污染,解决包装工业发展的后顾之忧,开辟新的经济增长点。为了回收再利用PET,人们做了不少工作[ 1~5 ] ,而利用回收PET制备工程塑料的研究相对较少。

  由于回收PET(简称rPET)存在特性粘度低、流动稳定性差、脱模困难、冲击性能差等问题,一般不能直接采用注射和挤出成型工艺加工。另一方面,聚酰胺66( PA66)综合性能优良,广泛用于汽车、机械等行业, 但价格较贵。而rPET的价格便宜,与PA66的熔点又很相近,因此研究和开发rPET/PA66复合材料将不仅可以解决PET的回收问题,同时也可以降低PA66的成本,带来较好的经济效益。

  形貌观察:将挤出的样条在液氮下脆断,经真空镀金后在SEM上观察并拍照,加速电压为15kV。动态流变性能:测试温度为270℃,频率设定为0. 01~10 Hz,应变设定为0. 01 (处于线性粘弹区)。静态剪切粘度:测试温度为270℃,剪切速率为0. 01~10 s- 1。

  图1示出PA66用量对rPET/PA66复合材料力学性能的影响。由图1可知,随着PA66用量的增加,材料的拉伸强度呈上升趋势,而悬臂梁缺口冲击强度的变化比情况较复杂。PA66质量分数为60%时,材料的缺口冲击强度最高,拉伸强度也很高。综合考虑,选择PA66的质量分数为60%。

  由图2可以看出,随着相容剂用量的增加,材料的拉伸强度、冲击强度呈先提高后略微降低趋势。这是由于相容剂用量太少时,对材料体系的增容作用不够明显,而相容剂用量太多时,则导致反应剧烈使得体系的粘度快速增加,造成加工困难,同时也使得体系由于含有过多分子量较低的相容剂而性能下降。选用相容剂的质量分数为5%,此时材料的力学性能较优。

  为进一步了解相容剂的作用效果,笔者考察了rPET/PA66复合材料的形态结构,结果见图3。由图3可以看出,未加相容剂的体系可以看到明显的相分离,而且分散相尺寸很大;随着相容剂用量的增多,相界面开始变得模糊不清,而且分散相的尺寸也逐渐减小直至消失。由于相容剂OZ的分子结构中有恶唑啉基团,既可以与PET末端的羧基发生反应,又可以与PA66末端的胺基反应,这样有可能原位生成PET与PA66 的嵌段共聚物, 从而使得rPET/PA66材料的相容性得到明显改善。

  复合材料均表现出假塑性流体行为,即熔体粘度均随剪切速率的增大而降低。这是因为聚合物在流动过程中,剪切速率或剪切应力的增加使分子链解缠,分子发生取向,从而降低了粘度[ 6 ]。在相同剪切速率时,复合材料的剪切粘度明显高于PA66的粘度,这进一步证实相容剂OZ与PA66、PET发生了化学反应,使体系的分子量增大,熔体粘度提高。

  图5示出纯PA66和rPET/PA66复合材料的动态流变曲线,其中贮能模量G′代表了流体的弹性分量;损耗模量G″代表了流体的粘性分量。从图5a可以看出,PA66 的G′曲线 复合材料的G′曲线熔体的刚性较rPET/PA66复合材料熔体的刚性低。这也证明了rPET/PA66复合材料的力学性能确实优于纯PA66。由图5b可以看出, rPET/PA66 复合材料的G″在任何频率段都高于纯PA66,这说明rPET/PA66复合材料的熔体粘度高于PA66的熔体粘度,可能由于相容剂能与PET和PA66发生反应形成了分子量更大的嵌段共聚物而使粘度增大。

  考察rPET、纯PA66及rPET/PA66复合材料的热性能,结果列于表1。由表1可知,rPET的维卡软化温度较低,这可能是由于实验中所采用的PET均为回收料,虽然经过挑选,但是其各方面性能均不可避免的降低了。而rPET/PA66复合材料的维卡软化温度几乎与纯PA66接近。

  (1)反应性相容剂OZ可使rPET/PA66复合材料的熔体粘度增加,使复合材料易于挤出成型。(2)随着相容剂用量的增加,复合材料的拉伸强度、冲击强度呈先提高后略微降低趋势,其微观形态也由明显的相界面过渡到几乎看不到相界面。