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回收PET用复合扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-8-1 11:59:59
本文介绍回收PET用复合扩链剂

分别采用六亚甲基-1,6-二异氰酸酯(HMDI)和HMDI/环氧树脂复配体系作回收PET用复合扩链剂,使用双螺杆熔融挤出工艺对废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯(rPET)瓶片进行扩链增黏。

结果表明:HMDI单独作为回收PET用复合扩链剂时,rPET的特性黏数从0.467dL/g增加到0.633dL/g,而HMDI/环氧树脂复配体系作扩链剂时,rPET的特性黏数增加到了0.703dL/g,这说明回收PET用复合扩链剂对rPET的扩链效果更为明显;HMDI/环氧树脂复配体系扩链后,rPET的结晶能力下降。

分别使用双口恶唑啉(BOZ)、均苯四酐(PMDA)及两者的混合物作为回收PET瓶的扩链剂,研究扩链剂的种类、扩链剂用量和反应挤出机加工工艺条件对PET产品相对分子质量(-Mη)的影响。

实验结果表明:在扩链剂用量均为0。2%(质量分数)时,BOZ可使产品的-Mη提高4600g/mol;BOZ和PMDA联用有一定的扩链效果,但不够理想;而使用PMDA可使产品的-Mη提高9300g/mol,达到33300g/mol,扩链效果显著。使用PMDA为扩链剂时,反应挤出机的最佳工艺条件为:反应段温度260℃、螺杆 转速45r/min、真空度011MPa。

随着聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)在食用液体软包装领域的广泛应用,带来了大量废旧饮料瓶的回收问题。如果单纯使用普通挤出机加工,则在挤出加工过程中很容易发生水解、热解等反应,导致产品的相对分子量较低,其力学性能不能满足下游制品成型加工的要求。PET扩链增粘所用扩链剂有羧基加成型和羟基加成型,通常实施的方法有固相缩聚法和熔融扩链法。

本文采用国际上新兴的反应挤出扩链法,即采用缩聚型的反应挤出机,使物料填加扩链剂后在螺筒中熔融,再在较高真空度、螺杆持续搅拌、平均停留时间约为5min内进行扩链缩聚。该方法能提高产品的分子量,特别适合于PET瓶片的回收加工。文中分别使用双口恶唑啉、均苯四酐和两者混合物作为PET的扩链剂,研究了其用量对PET分子量的影响,并探索了PMDA为扩链剂时反应挤出的最佳工艺条件。



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实验原料。回收饮料瓶片(简称PET瓶片):经十余次随机抽样检测,测得 其平均特性黏度为0。65g/L,计算出平均粘均分子量(-Mη)为24000g/mol;双口恶唑啉:学名为2,2′2双(22口恶唑啉),缩写BOZ,本实验室按文献自行合成;均苯四酐:学名为均苯四甲酸二酐,缩写PMDA,化学纯;1,1,2,22四氯乙烷:分析纯;苯酚:分析纯。

仪器设备。缩聚型反应挤出机:螺杆直径30mm,长径比为35,本实验室自行设计制造[1];真空干燥箱:DZF26020,巩义市英峪予华仪器厂;电子分析天平:BS224S,德国Sartorius公司;精密控温玻璃水浴:SYP,巩义市英峪予华仪器厂,控温精度为±011℃。

反应挤出扩链试样制备。先将PET瓶片在160℃的真空干燥箱中真空干燥6h,按照文中比例加入一定量的扩链剂,在高速混料机中混合均匀。除文中特别指明外,一般设定挤出机螺筒各段温度为:240℃、260℃、260℃(反应段)、260℃、240℃(机头),螺杆转速为45r/min,反应段真空度为011MPa。挤出条状物料经牵引、冷却、切粒即 为产品。

产品粘均分子量-Mη的测定。用电子天平准确称量一定量的PET产品,溶于苯酚2四氯乙烷溶液(m∶m=1∶1)中,采用乌氏黏度计、一点法测定,测定温度(25±0。1)℃,采用(1)式计算PET的特性黏度[η]: [η]=[2(ηsp-lnηr)] 1/2 /C(1)式中:C———样品质量浓度(g/L);ηsp———增比黏度;ηr———相对黏度。产品PET的粘均分子量-Mη计算: [η]=K-Mη (2)计算时式中常数K、 α取值为:K=2。75×10-4,α=0。77。

通过缩聚反应生成的PET通常情况下熔体黏度和熔体强度都较低,而且在加工中会伴随明显的剪切变稀现象,显示出较低的熔体弹性。针对PET加工中所反映的流变现象及特征,研究PET的分子量以及分布,PET的粘弹性,以及加工成型中PET内部结构的变化。由此考察PET的流变行为变化可以实现对扩链反应过程的实时监测以及对扩链效果的表征。

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