[发明专利]塑钢打包带用纳米SiO2增强增韧PET复合材料的制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及聚酯的制备方法领域，特别涉及一种纳米材料改性聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的制备方法。

二、背景技术

自PET于1941年问世以来，因其综合性能优良，在较宽的温度范围内能保持优良的物理性能，且冲击强度高、耐摩擦性好、吸湿性小、尺寸稳定性好、电性能优良、对大多数有机溶剂和无机酸稳定，因此作为非纤维用聚合物材料也得到了广泛的应用，进一步拓展到各类容器、包装(扎)材料、薄膜、胶片、工程塑料等领域。其中，将PET应用于塑钢打包带是目前国际上流行的替代钢皮带的新型捆扎带，广泛应用于钢铁、铝材、化纤、棉纺、烟草、纸业、金属制罐等行业。与传统钢带相比较，PET塑钢打包带具有以下优势：1、抗拉力强，既有钢带般的抗拉力，又有能抗冲击的延展性，确保产品的运输安全；2、延伸率小，伸长率仅是聚丙烯(PP)带的六分之一，能长时间保持拉紧力；3、耐温性强，熔点达到了260℃，120℃以下使用不变形；4、柔韧性好，无钢皮带的锋利边缘，操作安全，既不伤手也不损坏被捆物体。5、经济效益佳，1吨塑钢带的长度相当于6吨钢皮带，每米单价低于钢皮带，能大大降低成本。

近年来，人们开始对聚酯的改性及功能聚酯的制备进行了越来越多的研究。通常采用共聚、共混等方法，通过在PET中添加无机纳米粒子制备出多种聚酯/无机纳米复合材料，可以对PET进行化学或物理改性制备新型多功能聚酯。二氧化硅作为一种无毒、无味、无污染的无机非金属材料，具有极好的耐热性和高强度，其纳米粒子具有纳米尺度效应、大的比表面积、体积效应、与聚合物基体强的界面相互作用等，不但可以大幅度地提高聚合物的力学性能，还可以有效地利用二氧化硅纳米粒子独特的光学、电学、热学、磁学和催化活性等，制得各种具有高强高韧、导电、耐光、屏蔽、阻燃等功能性的聚合物基纳米复合材料。因此将二氧化硅纳米粒子用于制备聚酯/无机纳米复合材料的前景十分光明。

对纳米二氧化硅纳米增强增韧PET体系而言，纳米粒子的聚集体越小，增强增韧效果越明显，当纳米粒子的聚集体大于一定尺寸时会使复合体系失去增强增韧的意义。因此在PET/纳米SiO₂复合材料的制备过程中，如何将纳米SiO₂以纳米尺寸分散在PET中是至关重要的。目前文献和专利报道较多的方法是原位聚合法和插层法制备复合材料，但由于在实际应用中，大多PET塑钢打包带均采用废旧或回收的PET废料造粒后重新使用，以实现资源的再利用和降低成本，以上制备方法在回收型PET塑钢打包带的生产过程中并不适用。传统的方法是通过将纳米颗粒直接加入到抽丝、挤塑等工艺中，粒子不能完全分散，改性效果也不太理想。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的分散性不好，改性效果不明显的问题，提供一种塑钢打包带用纳米SiO₂增强增韧PET复合材料的制备方法，本方法生产的PET复合材料中纳米SiO₂粒子在PET中分散均匀、增强增韧效果明显。

本发明的技术方案为：一种塑钢打包带用纳米SiO₂增强增韧PET复合材料的制备方法，第一步，采用超声波熔融共混法制备纳米SiO₂增强增韧PET复合材料母料，超声波频率为20KHz，母料中纳米SiO₂为气相，纳米SiO₂的粒径为8-16nm，纳米SiO₂占PET的质量百分含量为25～40％，熔融体系中加入了偶联剂，偶联剂的用量为SiO₂质量的2.5～4％；

第二步，将第一步制得的复合材料母料按纳米SiO₂占产物复合材料的总质量的1～3.5％的比例将复合材料母料与PET混合就制得塑钢打包带用纳米SiO₂增强增韧PET复合材料。