高吸熱型pet瓶級聚酯切片及其製備方法
2023-11-06 07:11:27
專利名稱：高吸熱型pet瓶級聚酯切片及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種瓶級聚酯切片，尤其是涉及在後道加工注塑、吹塑過程中能夠快速吸熱的高吸熱型PET瓶級聚酯切片及其製備方法。
背景技術：
PET瓶級聚酯切片，因其具有乙醛含量超低、理化性能好，耐熱性及熱穩定性好，耐壓、耐酸鹼、無色無味等特點，近年來在礦泉水、食用油、果汁、茶、汽水等食品飲料包裝方面被廣泛使用。而且因其密度輕、強度高、無毒性等一系列優良特性作為替代PP、PE、PC、PV、PVC等熱塑性材料被廣泛使用在非食品包裝領域。
PET瓶級聚酯切片的生產工藝流程為精對苯二甲酸和乙二醇在漿料混合罐按設定的密度或摩爾比攪拌，泵入至漿料餵給罐，漿料餵給罐經泵通過漿料注射噴嘴進入酯化釜，在265℃±5℃的溫度條件下，漿料在酯化釜內得到均勻混合反應得齊聚物，反應後的副產物水和低聚物經酯化分離塔分離出。酯化後生成的齊聚物連同加入到齊聚物管線上的各添加劑如催化劑、熱穩定劑按設定的注射比率經齒輪泵注入預聚釜。預聚釜反應溫度在280±5℃，壓力18±5mmHg，當物料到達預聚釜上方後流向終聚釜。終聚釜的反應溫度為282±5℃，壓力1.5±5mmHg。終聚後的產物經熔體過濾器過濾後，鑄帶切粒得到無定形切片，再經固相聚合增粘後得到高粘PET瓶級聚酯切片。
在後道加工過程中，常規的PET瓶級聚酯切片製成的中空容器無色透明。在注塑、吹塑紅外加熱的過程中，存在吸熱速度慢，熱損失大，生產周期長等缺點，給制坯、吹瓶、拉片等工序的直接生產成本和產能受到明顯的制約。因此，為了最大化地吸收紅外加熱的能量，有時將一定量的紅外吸收劑炭黑加入PET。但一定量炭黑的加入在提高PET吸收紅外加熱的能量的同時對瓶子的外觀質量具有不利影響，引起其顏色變深和變得不太透明和較為混濁。如簡單地採用減少炭黑的用量方法來提高PET的外觀質量，則又會降低PET吸收紅外加熱能量的功能。
發明內容
本發明的目的在於提高一種在提高PET吸收紅外加熱能量的同時又能保證其外觀質量的高吸熱型PET瓶級聚酯切片及其製備方法。
本發明的目的是這樣實現的一種高吸熱型PET瓶級聚酯切片，其特徵在於在聚酯切片中含有5～15ppm的炭黑、5～10ppm的氧化鋯納米粒子、20～30ppm的醋酸鈷。
本發明高吸熱型PET瓶級聚酯切片的製備方法，其特徵在於該方法包括以下工藝步驟(1)、將炭黑和氧化鋯納米粒子與乙二醇溶液混合，攪拌生成穩定的炭黑、氧化鋯的乙二醇溶液，醋酸鈷與乙二醇混合，配製成醋酸鈷溶液；(2)、將精對苯二甲酸和乙二醇在漿料混合罐按配比攪拌，泵入至漿料餵給罐，再經漿料注射噴嘴進入酯化釜，漿料在酯化釜內得到均勻混合反應得齊聚物；(3)將配製好的炭黑、氧化鋯的乙二醇溶液和醋酸鈷溶液分開添加在PET生產的酯化反應與預聚反應之間的齊聚物管線上，然後與齊聚物一起經過齊聚物管線上的靜態混合器進行混合，進入預聚釜，炭黑和氧化鋯納米粒子在預聚釜中與低聚物進行充分混合分散相溶，再進入終聚釜製得聚對苯二甲酸乙二醇酯與炭黑和氧化鋯納米粒子及醋酸鈷的組合物，其中酯化反應溫度在265℃±5℃，預聚反應溫度在280±10℃，壓力18±5mmHg，終聚反應溫度為282±5℃，壓力1.5±5mmHg。
在PET中加入炭黑用以提高PET吸收紅外加熱的能量，同時還可以提高PET的高補強性，定伸應力低，具有良好的伸長率、抗撕裂彎曲和耐曲撓性。
在PET中加入氧化鋯用以提高PET的熱力學性能，如玻璃化轉變溫度、結晶溫度和溶融溫度等。玻璃化轉變溫度的提高有利於PET切片的耐熱性能。結晶溫度的提高有利於將PET作為工程塑料的使用，即脫模時，不會出現較大的變形的收縮，同時還可以提高PET的透明度，以改善瓶子的外觀質量，加入氧化鋯後使氧化鋯嵌在PET的分子鏈中，具有吸附阻隔作用，可以進一步提高PET吸收紅外線的能力，這樣可以減少一部分炭黑的用量，以提高瓶子的外觀質量，使其顏色變淺。
在PET中加入醋酸鈷可以加快PET縮聚反應的反應速度，降低其它催化劑的用量，而且能有效地抑制副反應的進行，得到的PET產品具有良好的色澤和透明度和低乙醛含量，而且醋酸鈷本身還是一種調色劑，含有紅、紫和藍色，加入醋酸鈷還可以提高PET吸收紅外加熱的能量，這樣也可以降低炭黑的作量，以提高瓶子的外觀質量，使其顏色變淺。
由於本發明在酯化釜後的齊聚物管線上添加炭黑、氧化鋯和醋酸鈷構成的紅外收吸劑體系，對PET瓶級切片進行改性，使PET瓶級切片具有高吸熱特性，且外觀質量好，顏色淺，透明度高，乙醛含量低。同時還具有強度高，抗開裂性好，韌性好，阻隔性好，便於後道加工等特點。本發明能夠提高20％後道加工的產能，降低20％後道加工過程中的能源消耗。
圖1為本發明的工藝流程圖。
圖2為本發明所採用的靜態混合器結構示意圖。
圖中齊聚物管線A、炭黑、氧化鋯和醋酸鈷添加劑B、上封頭1、筒體2、下封頭3、進料口4、熔體分配器5、熔體布料器6、加熱隔套7、導流管束8、導流板9和出料口10。
具體實施例方式實施例1參見圖1，高吸熱型PET瓶級聚酯切片，在該聚酯切片中含有5ppm的炭黑、5ppm的氧化鋯納米粒子和20ppm的醋酸鈷。
其方法包括以下工藝步驟(1)、將炭黑和氧化鋯納米粒子與乙二醇溶液混合，攪拌生成穩定的炭黑、氧化鋯的乙二醇溶液，醋酸鈷與乙二醇混合，配製成醋酸鈷溶液；
(2)、將精對苯二甲酸和乙二醇在漿料混合罐按配比攪拌，泵入至漿料餵給罐，再經漿料注射噴嘴進入酯化釜，漿料在酯化釜內得到均勻混合反應得齊聚物；(3)將配製好的炭黑、氧化鋯的乙二醇溶液和催化劑醋酸鈷溶液分開添加在PET生產的酯化反應與預聚反應之間的齊聚物管線上，然後與聚物管一起經過齊聚物管線上的靜態混合器進行混合，進入預聚釜，炭黑、氧化鋯和醋酸鈷在預聚釜中與低聚物進行充分混合分散相溶，再進入終聚釜，當粘度達到0.600dL/g時經過濾、鑄帶、切粒得到無定形切片，再經過固相聚合增粘至0.800～0.870dL/g，可得到高吸熱型PET瓶級聚酯切片。
參見圖2，為保證炭黑和氧化鋯納米粒子在PET聚酯切片混合均勻，本發明還可以在添加炭黑和氧化鋯納米粒子的齊聚物管線上串接靜態混合器，該靜態混合器主要由筒體2、上封頭1、下封頭3、熔體分配器5、熔體布料器6、導流管束8、導流板9、加熱隔套7、進料口4和出料口10組成。上封頭1和下封頭3分別向上、向下連接於筒體2頂部和底部，熔體分配器5置於下封頭3內，由上、下管板5.1、5.3和豎直管束5.2組成。上管板5.1呈平板狀，下管板5.3呈下凸球面狀，豎直管束5.2封裝於上、下管板5.1、5.3之間。熔體布料器6置於筒體2底部，呈紊亂的氈狀結構，導流管束8橫置於筒體2中間，其導流管截面呈六邊形，導流板9有多個，豎向布置於筒體2上部，加熱隔套7布置於筒體2外圍，進料口4布置於下封頭3底部，出料口10布置於上封頭1頂部。
主要工藝參數如下表表一、連續聚合
實施例2PET瓶級聚酯切片中含有10ppm的炭黑、8ppm的氧化鋯納米粒子和25ppm的醋酸鈷，其餘工藝方法同實施例1。
實施例3PET瓶級聚酯切片中含有15ppm的炭黑、10ppm的氧化鋯納米粒子和30ppm的醋酸鈷，其餘工藝方法同實施例1。
本發明後道加工吹塑工藝對比——用瓶級聚酯切片生產的29g白坯可口可樂飲料瓶為例。
表二、管坯紅外加熱
表三、管坯吹塑
比較分析
通過多次實驗，添加紅外吸收劑後快速吸熱的PET瓶級聚酯切片，在後道加工過程中，能夠節約能源，縮短了生產周期，提高了產能，大大的降低了生產成本。
權利要求
1.一種高吸熱型PET瓶級聚酯切片，其特徵在於在聚酯切片中含有5～15ppm的炭黑、5～10ppm的氧化鋯納米粒子和20～30ppm的醋酸鈷。
2.一種如權利要求1所述的高吸熱型PET瓶級聚酯切片的製備方法，其特徵在於該方法包括以下工藝步驟(1)、將炭黑和氧化鋯納米粒子與乙二醇溶液混合，攪拌生成穩定的炭黑、氧化鋯的乙二醇溶液，醋酸鈷與乙二醇混合，配製成醋酸鈷溶液；(2)、將精對苯二甲酸和乙二醇在漿料混合罐按配比攪拌，泵入至漿料餵給罐，再經漿料注射噴嘴進入酯化釜，漿料在酯化釜內得到均勻混合反應得齊聚物；(3)將配製好的炭黑、氧化鋯的乙二醇溶液和醋酸鈷溶液分開添加在PET生產的酯化反應與預聚反應之間的齊聚物管線上，然後與齊聚物一起經過齊聚物管線上的靜態混合器進行混合，進入預聚釜，炭黑和氧化鋯納米粒子在預聚釜中與低聚物進行充分混合分散相溶，再進入終聚釜製得聚對苯二甲酸乙二醇酯與炭黑和氧化鋯納米粒子及醋酸鈷的組合物，其中酯化反應溫度在265℃±5℃，預聚反應溫度在280±10℃，壓力18±5mmHg，終聚反應溫度為282±5℃，壓力1.5±5mmHg。
3.根據權利要求2所述的一種高吸熱型PET瓶級聚酯切片的製備方法，其特徵在於所述靜態混合器包括筒體(2)、上封頭(10、下封頭(3)、熔體分配器(5)、熔體布料器(6)、導流管束(8)、導流板(9)、加熱隔套(7)、進料口(4)和出料口(10)，上封頭(1)和下封頭(3)分別向上、向下連接於筒體(2)頂部和底部，熔體分配器(5)置於下封頭(3)內，由上、下管板(5.1)、(5.3)和豎直管束(5.2)組成，上管板(5.1)呈平板狀，下管板(5.3)呈下凸球面狀，豎直管束(5.2)封裝於上、下管板(5.1、5.3)之間，熔體布料器(6)置於筒體(2)底部，呈紊亂的氈狀結構，導流管束(8)橫置於筒體(2)中間，其導流管截面呈六邊形，導流板(9)有多個，豎向布置於筒體(2)上部，加熱隔套(7)布置於筒體(2)外圍，進料口(4)布置於下封頭(3)底部，出料口(10)布置於上封頭(1)頂部。
全文摘要
本發明涉及一種高吸熱型PET瓶級聚酯切片，它是在聚酯切片中含有5～15ppm炭黑、5～10ppm氧化鋯和20～30ppm醋酸鈷。其製備方法為將炭黑和氧化鋯與乙二醇溶液混合，生成炭黑、氧化鋯的乙二醇溶液，醋酸鈷與乙二醇混合，製成醋酸鈷溶液；將精對苯二甲酸和乙二醇進入酯化釜，反應得齊聚物；將炭黑、氧化鋯溶液和醋酸鈷溶液分開添加在PET生產的酯化反應與預聚反應之間的齊聚物管線上，經過齊聚物管線上的靜態混合器進行混合，進入預聚釜，炭黑、氧化鋯納米粒子和醋酸鈷在預聚釜中與低聚物進行充分混合，再進入終聚釜製得PET聚酯切片。本發明在提高PET瓶級聚酯切片吸收紅外加熱能量的同時又具有顏色淺，透明度高，乙醛含量低、強度高，抗開裂性好，韌性好，阻隔性好，便於後道加工等特點。
文檔編號C08K5/09GK1903936SQ200610088220
公開日2007年1月31日 申請日期2006年7月4日 優先權日2006年7月4日
發明者薛紀良, 邱增明 申請人:薛紀良