[发明专利]聚对苯二甲酸‑1,4‑环己烷二甲醇酯薄膜的制备方法及用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯薄膜的制备方法及用途，属于高分子材料技术领域。

背景技术

聚酯PCT作为一种耐热、半结晶的热塑性高分子材料，在热性能上有突出的优势，如玻璃化温度：PBT<PTT<PA66<PET<PPS≈PCT，熔点：PTT<PBT<PET≈PA66<PPS<PCT，其耐热性能明显优于PBT、PET、PA66，可与PPS匹敌。在结晶性能方面，它还有PPS所不具备的优良的结晶速度和低凹陷性；在对PET和PCT结晶性能比较中，PCT更容易结晶且结晶速度非常快，此外，PCT可加工性能良好。随着工业用丝吹塑成型和热加工成型品的需求日益增长，迫切要求大量高分子量的聚酯树脂，但由于1,4-环己烷二甲醇(CHDM)沸点较高，约为286℃，使得缩聚合成高分子量的聚酯PCT较为困难，从而应用受到一定的阻碍。

扩链反应是在挤出或混合过程中将扩链剂加入到聚合物熔体中的一种方法。其中扩链剂是一类至少含有两个官能团，且能够短时间内与聚酯的端羟基(-OH)或端羧基(-COOH)反应，从而提高聚合物分子量的低分子物质。扩链反应是聚合物本体反应中的重要反应类型，也是聚合物的一种重要改性方法。通过选用合适的扩链剂，与PCT发生扩链反应，可以增大PCT的分子量，改变分子结构改善其结晶性能；同时改变PCT的熔体流变行为，提高熔体强度，改善其薄膜力学性能。

美国专利US3493542公开了一种通过酯交换法合成高分子量聚酯PCT的方法。该发明采用一种酸催化剂，不需要延长反应时间，通过采用特定的催化剂来降低反应过程的热降解速率，从而制备高分子量的PCT。发明中相较于异丙醇钛作为催化剂合成的PCT，聚酯热降解速度较慢，制得PCT的特性粘数(浓度1.0g/dL)范围1.23～1.96dL/g。但该方法合成的PCT脆性较大，成膜困难，不适宜用作薄膜材料。

中国专利CN200510110057.8公开了一种由固相聚合制备聚对苯二甲酸乙二酯和1,4-环己烷二甲醇的共聚物的方法。该方法包括如下步骤：(1)聚对苯二甲酸乙二酯的切片与1,4-环己烷二甲醇单体初混合，在200-280℃双螺杆挤出机中共混挤出造粒；(2)在210-240℃固相缩聚1-30h。该发明成功合成含对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯的共聚物，当固相反应1～15h时，得到产物的特性黏数为0.45～0.68dL/g，但该方法的缺点在于反应时间较长。

美国专利US47421511采用溶液相聚合的方法生产高分子量聚酯，虽可以制得高分子量聚酯，但也存在溶剂污染、操作费用高及工艺流程长等问题。因此需要开发一种工艺简单的高分子量聚酯的生产方法。

XIN-HUA WAN等(Synthesis,Characterization,and Ring Opening Polymerization of Poly(1,4-cyclohexylenedimethylene terephthalate)Cyclic Oligomers)通过合成PCT的环状低聚物，再进行环状低聚物的溶液开环聚合，得到PCT粘度范围0.035～0.466dL/g，粘度过低，因此无应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有优良力学性能的聚对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯的合成方法及其薄膜的制备方法。该薄膜制备所用到的扩链聚酯是以扩链剂与大分子量的聚对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯(PCT)合成的扩链产物，具有流程简单，反应效率高，成膜力学性能良好的特点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种聚对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯薄膜的制备方法，其包括如下步骤：

S1：制备对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯；

S2：将所述对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯在缩聚催化剂的作用下、于280～310℃进行缩聚反应，得到端羟基与端羧基摩尔比为1:1的聚对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯，本步骤中制备的聚对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯的特性黏数为0.4000-0.6000dL/g，数均分子量为18000-30000；

S3：在所述聚对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯中加入溶剂、锑类催化剂、热稳定剂和抗氧剂，混匀后，去除溶剂，加入扩链剂，在250～280℃下进行扩链反应，得到扩链产物；

S4：将所述扩链产物制备成聚对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯薄膜。