[发明专利]聚酯与无机硅酸盐的纳米复合材料

说明书

技术领域

本发明属于树脂加工应用技术领域，主要是聚酯与无机硅酸盐的纳 米复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着人类生存环境的日益恶化，人们越来越关注开发环境 友好性材料和使用可再生原材料。石油作为不可再生资源，是最重要的 化工原料，但是由于在使用工程中以及最终废弃中大量CO2的排放， CO2大量排放导致了全球气候变暖等一系列的问题，并且直接威胁人 类的生存。如何替代和减少使用石油作为原材料，是人们面临重要研究 问题之一。

聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是目前世界产量最大的五种合成工 程塑料品种之一，是一项重要的化工产品。由于生产PBT的原料都是 来源于石油的加工品。如何使用非石油原料开发PBT产品也是一个重 要的研究课题。

人们使用可再生的生物资源，开发出了各种新型的聚酯，例如杜邦 公司通过对玉米进行发酵，经过生物和化工过程，制备得到1，3-PDO， 并开发出了含有约36wt％来源于生物材料而非石油材料的聚对苯二甲 酸丙二醇酯(PTT)聚合物。Natureworks公司同样以农作物为原料，经 过生物和化工过程，生产出了纯生物来源和易于生物降解的聚乳酸 (PLA)聚合物。

本发明中聚对苯二甲酸丁二醇酯中二元醇中碳元素来源于生物材 料。二元醇即乙二醇，1，3-丙二醇和1，4-丁二醇是合成聚酯的重要 原料，目前工业上多采用乙炔为原料或环氧丙烷为基础原料来生产。 生产步骤繁琐，成本高，并且消耗大量的原材料和能源，生成很多的副 产物。本发明中所使用的二元醇是由生物材料生产，是将生物材料中碳 源转移到二元醇中。农作物是一种可再生资源，能将空气中的CO2通 过光合作用，转化为各种淀粉、糖类、纤维素、木质素等在农作物果实 及其秸秆中储存起来，本发明利用玉米、小麦、甘蔗或农作物的秸秆， 经过生物发酵和/或化工加工过程制得聚酯的原料二元醇，本发明的生 物材料是玉米、甘蔗、小麦或农作物的秸秆。

另一方面，聚酯也存在一些缺陷，从而限制了其应用范围，例如， 聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)主要用于纤维、瓶材和薄膜，工程塑料 用量只占其总产量的很小一部分。作为工程塑料，PET树脂的性能十分 诱人，但其熔体强度差、结晶速度慢、尺寸稳定性差，难以满足工业上 快速成型的需要。世界上各大公司纷纷投入大量人力物力，开发出了各 种快速结晶成核剂，从而提高了PET的结晶速率，但由于这些成核剂 价格昂贵，制约了PET工程塑料的大规模应用。中科院化学所发明的 PET聚合插层复合技术，将有机蒙脱石与PET单体一起加入到聚合釜 中，成功地制备了PET纳米塑料(NPET)。NPET的熔体粘度和结晶速 度显著提高，克服了普通PET树脂加工中常见的“流淌”弊端，改善了材 料的加工性能及制品性能。

聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一种综合性能优良的聚合物，具 有高强度，刚度与绝缘性。PBT作为性能优越的工程塑料，主要用于汽 车，家电，办公自动化设备的各种部件及电气与计算机的精密接插件中。 由于其热变形温度低(约70℃)，缺口冲击强度低，限制了其应用范围。 而PBT纳米复合材料则能显著提高它的热变形温度，从而扩大了它的 应用范围。

聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)树脂具有良好的加工性能、电气性 能、机械性能和尺寸的稳定性。对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)纤维保持 了对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维的优良的抗皱性和耐化学性，强度 满足纺织要求，且具有优异的回弹性及优异的染色性能。此外，它还具 有优良的柔软性、抗口光性、耐污性、低静电性、低吸水率等。但是对 苯二甲酸丙二醇酯(PTT)类树脂结晶化速度缓慢，对其成型加工不利。 同样制备对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)纳米复合材料有助于提高其结晶 速率，这对于其制品开发很有利。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种符合环保需要的聚酯与无机硅酸盐的 纳米复合材料。

本发明的技术解决方案是：

一种聚酯与无机硅酸盐的纳米复合材料，其特征在于：包含下列重 量百分比的组分：

组分A：聚酯          99.5～85％

组分B：无机硅酸盐    0.4～10％

组分C：偶联剂           0.01～5.0％；

其中聚酯的制备原料二元醇，是碳元素来源于生物原料的二元醇。