近年來,聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)被大量用于制作包裝瓶。而一次性PET包裝瓶使用后被隨意丟棄造成的環(huán)境污染日益嚴重,已引起世界范圍內(nèi)的關(guān)注?;厥諒U舊PET瓶,不但可以減少環(huán)境污染,而且還可以節(jié)省資源。
然而,廢舊PET瓶在回收加工過程中易降解,其分子鏈發(fā)生斷裂導致分子量大幅降低,使其存在特性黏度系數(shù)低、流動穩(wěn)定性差、脫模困難、產(chǎn)品沖擊性能差等缺陷,不能滿足使用要求。為此,人們通過對PET回收料進行改性,以達到改善材料性能的目的。
目前,國內(nèi)外關(guān)于PET瓶回收料的改性方法較多,主要集中在增黏提高分子量、固相擠出、共混和增強等幾個方面。本文綜述了近年來PET瓶回收料改性的一些方法。
1增黏改性
通過對PET回收料進行增黏,可以提高PET的分子量,進而提高其沖擊強度和斷裂伸長率,以期達到 PET 原生料的使用效果。PET 回收料的增黏工藝包括兩方面:物理增黏和化學增黏。
1.1 物理增黏
物理增黏是通過將摻混的高黏度PET與PET瓶回收料進行熔融共混,以提高PET瓶回收料的特性黏度系數(shù)的方法。此方法應(yīng)用非常廣泛,效果明顯。
1.2 化學增黏
化學增黏是采用擴鏈劑在熔融狀態(tài)下與回收PET分子端基進行擴鏈反應(yīng)以增大PET分子量,從而達到增大PET特性黏度的方法。目前,使用較多的擴鏈劑主要有環(huán)氧樹脂(EP)類、異氰酸酯類、酸酐類以及噁唑啉類等。如添加0.9%的 HMDI 改性再生PET的特性黏度達到0.84dl/g,高于新料的0.74dl/g,且力學性能也得到了提高。
2固相擠出法改性
固相擠出法是在熔融轉(zhuǎn)變溫度和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度之間操作的一種聚合物擠出加工方法。它的優(yōu)點在于低溫操作,能緩解高分子的降解,而且高聚物和填料在固態(tài)下受到擠出機的強剪切作用,具有更好的混合效果。
TANG Xian-wen等分別在100℃、160℃、260℃通過固相反應(yīng)擠出rPET和聚碳酸酯(PC)的混合料。結(jié)果表明:在100℃時低溫固相反應(yīng)擠出制備材料的力學性能均優(yōu)于 160 ℃ 和 260 ℃ 時的力學性能。
3共混改性
共混是塑料改性中應(yīng)用最多的方法。再生PET與其他高分子材料在熔融狀態(tài)下混合、擠出切粒、冷卻,制備出性能優(yōu)異的改性再生PET復合材料,可顯著改善PET回收料的拉伸強度、沖擊強度、斷裂伸長率等。再生PET的共混改性主要包括彈性體增韌再生PET和再生PET/樹脂合金兩方面。
3.1 彈性體增韌
用熱塑性彈性體苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SEBS)增韌再生PET,用乙烯 - 甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝聚苯乙烯(EGMA-g-PS)作相容劑,當SEBS含量增加到15%時,缺口沖擊強度為24.8J/m,較再生PET/SEBS(95/5)的11.2J/m提高了121.4%;當相容劑質(zhì)量分數(shù)為4.76% 時,材料的缺口沖擊強度為29.0J/m,較未加相容劑時的 24.8J/m提高了16.9%,并且較 再生PET/ SEBS(95/ 5)的缺口沖擊強度提高了159%。
3.2 PET/樹脂合金
再生PET可與高密度聚乙烯(HDPE)、PP、尼龍等材料混合生產(chǎn)復合材料,可有效改善制品的沖擊性能、彎曲性能和尺寸穩(wěn)定性。
4增強改性
郝源增等用玻璃纖維增強PET回收料制得了復合材料,研究了成核劑對復合材料結(jié)晶與熔融行為、力學性能和加工性能的影響。
結(jié)果表明:隨著成核劑用量的增加,復合材料的冷結(jié)晶溫度逐漸降低,而熱結(jié)晶溫度逐漸升高,尤其是冷結(jié)晶溫度下降非常明顯;成核劑的加入使材料中形成圍繞玻璃纖維的筒型結(jié)晶結(jié)構(gòu),進而形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),并可以有效分散負荷和沖擊能,從而提高復合材料的沖擊強度;加入結(jié)晶成核劑和促進劑后復合材料的脫模性得到明顯改善,脫模時間明顯縮短。
PET瓶回收料的改性和再利用是一個重要的發(fā)展方向,它可以創(chuàng)造良好的社會效益和經(jīng)濟效益。國外對PET瓶回收料的改性提出了很多新方法和新思路,而且大多已實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn),國內(nèi)大多停留在研究階段。
今后,PET瓶回收料改性研究并實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)將是我國未來幾年發(fā)展的重點,還需要解決一系列的技術(shù)問題,力圖使PET回收料接近PET原生料的性能。PET瓶回收料改性再利用制備工程塑料的研究,應(yīng)向著高性能化、高功能化、高附加值的方向發(fā)展。