一种可降解PETG材料及其应用

一种可降解PETG材料及其应用

技术领域

本发明涉及PETG领域，更具体的是一种可降解PETG材料。

背景技术

PETG薄膜是一种新型材料，它所拥有的优质特性，完全解决了传统材料在加工和使用过程中存在的诸多缺陷，能更好地体现节能环保、创导低碳生活的环境，是真正意义上的绿环保产品，该产品现已在欧、美、日、韩等发达国家普遍使用，其具有环境亲和性：无毒、无污染是一种优秀的绿环保材料；具有化学稳定性：不开裂、不变、不易折，弯曲时不泛白，具有良好的韧性；具有防护持久性：具有耐磨、耐刮擦、耐潮湿、耐腐蚀、耐高低温、易除污等特点，达到防护如新、使用寿命长的效果。

因此PETG薄膜的应用越来越多，而目前很多一次性包装材料也开始使用 PETG，由于是一次性材料，其废物量非常大，因此PETG不容易降解的问题就显现出来了。

发明内容

为了解决目前市场上PETG不容易降解的问题，本发明公开了一种可降解 PETG材料。

本发明为一种可降解PETG材料，其包含PETG材料100份，抗氧剂0.1-0.5 份，加速降解的聚合物0.01-1份，润滑剂0.1-0.5份。本发明的PETG材料能够在可见光下缓慢分解。

作为本发明的进一步方案，一种可降解PETG材料中PETG中二元醇1,4 环己烷二甲醇和乙二醇的比例为：30:70---60:40。

作为本发明的进一步方案，一种可降解PETG材料中PETG中二元醇1,4 环己烷二甲醇和乙二醇的比例优选为：40:60。

比例太高或者太低都会导致PETG结构出现结晶性问题，进而影响透明性和施工性。

作为本发明的进一步方案，一种可降解PETG材料中的抗氧剂为抗氧剂 1010、抗氧剂626、抗氧剂1029中的一种或多种。

作为本发明的进一步方案，一种可降解PETG材料中的润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁中的一种或多种。

作为本发明的进一步方案，一种可降解PETG材料中加速降解聚合物的通式为

作为本发明的进一步方案，一种加速降解聚合物通式中R为含有苯环的基团。

作为本发明的进一步方案，一种加速降解聚合物通式中R优选为以下结构中的一种或多种：

作为本发明的进一步方案，上述结构中都含有苯环，提高了加速降解聚合物的力学性能，因此添加到材料中不会影响整体的力学性能。

作为本发明的进一步方案，以(1)结构说明本发明一种加速降解聚合物的分解机理为：

作为本发明的进一步方案，一种加速降解聚合物能够在可见光中缓慢分解酸性的酚类基团，酸性基团会分解PETG中的脂键，并且在分解过程中会释放出二氧化碳气体，破坏膜或者板材的整体结构，达到加速降解的目的。

作为本发明的进一步方案，一种可降解PETG材料的制备方法，其特征在包含以下步骤：

母粒制备：将PETG材料、加速降解聚合物、抗氧剂、润滑剂加入高速混合机中，在600rpm转速下搅拌至少20min以上，直至搅拌均匀。送料到双螺杆挤出机中，挤出温度为200-250℃。挤出后切粒得到母粒。

制膜工艺：将母粒于80-100℃下烘干，直至水分小于0.01％以下。排料到真空排气双螺杆挤出机，挤出温度为240-280℃。使用拉伸工艺制备PETG 薄膜，预热辊温度设定80℃，拉伸辊温度设定为85℃，拉伸倍数3.5倍，冷却辊稳定设定40℃。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

通过在PETG材料中加入加速降解聚合物，起到加速降解PETG的功能。

加速降解聚合物在产生酸性分子降解PETG材料时，还能产生气体破坏整体结构，加速降解过程。

具体实施方法

以下将通过具体实施例进一步地描述本发明。

在以下具体实施例中，所涉及的操作未注明条件者，均按照常规条件或者制造商建议的条件进行，本发明方案中除加速降解聚合物外所用原料均购自国药以及阿拉丁。

加速降解聚合物1：

加速降解聚合物2：

加速降解聚合物3：

加速降解聚合物4：

加速降解聚合物5：

实施例1

将1mol的对苯二甲酸，0.3mol的乙二醇，0.7mol的1,4环己烷二甲醇加入到反应器中，在0.5mpa的压力下缓慢升温到240℃，后续持续反应6小时，撤去0.5mpa压力，开始抽真空，脱去生成的水，当回流管路中不再有水被蒸馏出来，加入总质量0.2％的醋酸锑催化剂，开始升温到270℃，持续进行真空缩聚反应，直至搅拌功率反馈值达到设定值后出料。

将上述PETG材料100份、0.5份加速降解聚合物1、0.3份抗氧剂1010、 0.3份润滑剂硬脂酸锌加入高速混合机中，在600rpm转速下搅拌至少20min 以上，直至搅拌均匀，送料到双螺杆挤出机中，挤出温度为230℃，挤出后切粒得到母粒。

将母粒于80℃下烘干，直至水分小于0.01％以下，排料到真空排气双螺杆挤出机，挤出温度为260℃，使用拉伸工艺制备PETG薄膜，预热辊温度设定80℃，拉伸辊温度设定为85℃，拉伸倍数3.5倍，冷却辊稳定设定40℃，得到PETG薄膜。

实施例2

将1mol的对苯二甲酸，0.7mol的乙二醇，0.3mol的1,4环己烷二甲醇加入到反应器中，在0.5mpa的压力下缓慢升温到250℃，后续持续反应6小时，撤去0.5mpa压力，开始抽真空，脱去生成的水，当回流管路中不再有水被蒸馏出来，加入总质量0.3％的醋酸锑催化剂，开始升温到280℃，持续进行真空缩聚反应，直至搅拌功率反馈值达到设定值后出料。

将上述PETG材料100份、0.3份加速降解聚合物2、0.5份抗氧剂1029、 0.5份润滑剂硬脂酸改加入高速混合机中，在600rpm转速下搅拌至少20min 以上，直至搅拌均匀。送料到双螺杆挤出机中，挤出温度为230℃，挤出后切粒得到母粒。

将母粒于80℃下烘干，直至水分小于0.01％以下，排料到真空排气双螺杆挤出机，挤出温度为260℃，使用拉伸工艺制备PETG薄膜，预热辊温度设定80℃，拉伸辊温度设定为85℃，拉伸倍数3.5倍，冷却辊稳定设定40℃，得到PETG薄膜。

实施例3

将1mol的对苯二甲酸，0.5mol的乙二醇，0.5mol的1,4环己烷二甲醇加入到反应器中，在0.5mpa的压力下缓慢升温到240℃，后续持续反应6小时，撤去0.5mpa压力，开始抽真空，脱去生成的水，当回流管路中不再有水被蒸馏出来，加入总质量0.5％的醋酸锑催化剂，开始升温到270℃，持续进行真空缩聚反应，直至搅拌功率反馈值达到设定值后出料。

将上述PETG材料100份、0.6份加速降解聚合物3、0.2份抗氧剂626、 0.4份润滑剂硬脂酸镁加入高速混合机中，在600rpm转速下搅拌至少20min 以上，直至搅拌均匀，送料到双螺杆挤出机中，挤出温度为230℃，挤出后切粒得到母粒。

将母粒于80℃下烘干，直至水分小于0.01％以下，排料到真空排气双螺杆挤出机，挤出温度为260℃，使用拉伸工艺制备PETG薄膜，预热辊温度设定80℃，拉伸辊温度设定为85℃，拉伸倍数3.5倍，冷却辊稳定设定40℃，得到PETG薄膜。

实施例4

将1mol的对苯二甲酸，0.4mol的乙二醇，0.6mol的1,4环己烷二甲醇加入到反应器中，在0.5mpa的压力下缓慢升温到240℃，后续持续反应6小时，撤去0.5mpa压力，开始抽真空，脱去生成的水，当回流管路中不再有水被蒸馏出来，加入总质量0.5％的醋酸锑催化剂，开始升温到290℃，持续进行真空缩聚反应，直至搅拌功率反馈值达到设定值后出料。

将上述PETG材料100份、1份加速降解聚合物4、0.4份抗氧剂1010、 0.2份润滑剂硬脂酸锌加入高速混合机中，在600rpm转速下搅拌至少20min 以上，直至搅拌均匀，送料到双螺杆挤出机中，挤出温度为230℃，挤出后切粒得到母粒。

将母粒于80℃下烘干，直至水分小于0.01％以下，排料到真空排气双螺杆挤出机，挤出温度为260℃，使用拉伸工艺制备PETG薄膜，预热辊温度设定80℃，拉伸辊温度设定为85℃，拉伸倍数3.5倍，冷却辊稳定设定40℃，得到PETG薄膜。

实施例5

将1mol的对苯二甲酸，0.55mol的乙二醇，0.45mol的1,4环己烷二甲醇加入到反应器中，在0.5mpa的压力下缓慢升温到240℃，后续持续反应6小时，撤去0.5mpa压力，开始抽真空，脱去生成的水，当回流管路中不再有水被蒸馏出来，加入总质量0.4％的醋酸锑催化剂，开始升温到280℃，持续进行真空缩聚反应，直至搅拌功率反馈值达到设定值后出料。

将上述PETG材料100份、0.8份加速降解聚合物5、0.3份抗氧剂1029、 0.5份润滑剂硬脂酸镁加入高速混合机中，在600rpm转速下搅拌至少20min 以上，直至搅拌均匀，送料到双螺杆挤出机中，挤出温度为230℃，挤出后切粒得到母粒。

将母粒于80℃下烘干，直至水分小于0.01％以下，排料到真空排气双螺杆挤出机，挤出温度为260℃，使用拉伸工艺制备PETG薄膜，预热辊温度设定80℃，拉伸辊温度设定为85℃，拉伸倍数3.5倍，冷却辊稳定设定40℃，得到PETG薄膜。

实施例6

将1mol的对苯二甲酸，0.3mol的乙二醇，0.7mol的1,4环己烷二甲醇加入到反应器中，在0.5mpa的压力下缓慢升温到240℃，后续持续反应6小时，撤去0.5mpa压力，开始抽真空，脱去生成的水，当回流管路中不再有水被蒸馏出来，加入总质量0.2％的醋酸锑催化剂，开始升温到270℃，持续进行真空缩聚反应，直至搅拌功率反馈值达到设定值后出料。

将上述PETG材料100份、0.3份抗氧剂1010、0.3份润滑剂硬脂酸锌加入高速混合机中，在600rpm转速下搅拌至少20min以上，直至搅拌均匀，送料到双螺杆挤出机中，挤出温度为230℃，挤出后切粒得到母粒。

将母粒于80℃下烘干，直至水分小于0.01％以下，排料到真空排气双螺杆挤出机，挤出温度为260℃，使用拉伸工艺制备PETG薄膜，预热辊温度设定80℃，拉伸辊温度设定为85℃，拉伸倍数3.5倍，冷却辊稳定设定40℃，得到PETG薄膜。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

本发明的主要是一种可降解PETG材料及其应用，因此测试实施分子量降解速率，断裂伸长率降解速度。

测试方法：

按照GB 1040.1-2018制样方法，每个样品取固定样条7根，在太阳下暴晒(阴天和雨天不进行实验，不计入实验时间)，每10天测试一次分子量和断裂伸长率。

分子量使用安捷伦1260凝胶渗透谱进行测试，断裂伸长率使用GB 1040.1-2018进行测试。

伸长率测试结果：

实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 伸长率0天 165％ 168％ 175％ 163％ 171％ 165％ 伸长率10天 115％ 137％ 112％ 65％ 88％ 160％ 伸长率20天 103％ 122％ 96％ 40％ 68％ 158％ 伸长率30天 74％ 102％ 59％ 8％ 20％ 157％ 伸长率40天 41％ 87％ 0％ 0％ 0％ 152％

分子量测试结果：

实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 Mw 0天 229086 289765 269983 320934 301190 229086 Mw 10天 171814 246300 188988 160467 180714 223358 Mw 20天 154633 220221 164689 112326 144571 221640 Mw 30天 137451 176756 140391 64186 108428 219922 Mw 40天 114543 150677 91794 22093 36142 218777

。MW由于实施例1-5也有峰，会形成干扰，因此只记录主峰变化。

从上表可以看出，本发明添加了可加速分解聚合物，在阳光下的降解效果非常好，在40天后分子量都降低了50％以上，断裂伸长率的变化更为显著， 40天后有3组实施例完全丧失了力学性能，因此本发明有着非常好的效果。