[发明专利]一种改善聚呋喃二甲酸乙二醇酯结晶性能的方法、产品和应用

说明书

本发明公开了一种改善聚呋喃二甲酸乙二醇酯结晶性能的方法，包括：将聚呋喃二甲酸乙二醇酯粉碎烘干后，加入增塑剂预混均匀得到混合物料，然后将该混合物料通过双螺杆挤出机在一定温度下熔融共混后挤出。本方法通过加入增塑剂，能够提高PEF分子链的运动能力，改善结晶性能，也能一定程度提高PEF的韧性。本发明还公开了一种根据上述改善聚呋喃二甲酸乙二醇酯结晶性能的方法得到的产品及该产品在制备塑料制品中的应用。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种改善聚呋喃二甲酸乙二醇酯结晶性能的方法、产品和应用。

背景技术

现如今，高分子材料被广泛的应用于各个领域，如：塑料、纤维、橡胶、涂料、粘合剂等，是生产和生活中不可或缺的材料。其中99％的高分子材料均是以石油为原材料加工合成出来的，在其生产过程中会产生大量的温室气体，造成严重的环境污染。并且石油作为一种不可再生的资源，使得石油基的高分子材料面临着严峻的持续发展问题。随着社会和科技的进步，社会各界的人士意识到了这个问题的严重性，因此生物基的高分子材料应运而生，并受到越来越多的关注。

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为一种石油基的高分子材料，由石油基单体对苯二甲酸和乙二醇合成出来。由于其具有良好的耐热性、绝缘性和透明性，力学性能好，生产成本低，被广泛应用于合成纤维、薄膜、瓶装材料等领域。但是其单体对苯二甲酸来源于不可再生的石化资源，且生产周期长，冲击性能差。

2,5-呋喃二甲酸的化学结构和对苯二甲酸相似，其反应活性比对苯二甲酸高，有希望取代对苯二甲酸，构筑新型的高分子材料。可以通过淀粉或者纤维素等水解、氧化得到，与乙二醇反应得到的聚呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)，具有与聚对苯甲酸乙二醇酯(PET)相似的结构。

相比而言，PEF有较高的玻璃化转变温度、较低的熔融温度、较高的气体阻隔系数，表现出优异的耐热性和阻隔性。且其单体来源可再生，有很好的应用前景。但是由于2,5-呋喃二甲酸相比于对苯二甲酸，分子的对称性较低，刚性强，以及分子间的偶极作用大造成聚呋喃二甲酸乙二醇酯在结晶的过程受到阻挠，减慢其结晶速率，成型加工周期长，使得聚呋喃二甲酸乙二醇酯在生产应用中受到一定的限制。

聚合物结晶过程包括成核和晶体生长两个过程，对于PEF，成核速率较快，晶体生长较慢。而晶体生长过程是分子链不断规整排列形成有序结构，因此分子链运动速率是影响晶体生长的一个重要因素。

Lucrezia Martino等人在聚呋喃二甲酸乙二醇酯中分别添加重量百分比为2％和4％的改性黏土作为成核剂，加快了结晶速率，并且提高了聚合物的热稳定性能(LucreziaMartino et al.RSC Advance.2016,6,59800-59807)；Nadia Lotti等人在聚呋喃二甲酸乙二醇酯中添加多层碳纳米管(MWCNTs)、羧基修饰多层碳纳米管(MWCNTs-COOH)、氨基修饰多层碳纳米管(MWCNTs-NH2)及氧化石墨烯(GO)，在一定程度的提高了聚呋喃二甲酸乙二醇酯的结晶性能。但是目前还没有使用增塑剂改善PEF的结晶性能的报道。

发明内容

本发明针对PEF结晶速率慢的问题，提供了一种改善PEF结晶性能的方法、产品和应用，该方法操作简单，对结晶性能的改善效果明显。

一种改善聚呋喃二甲酸乙二醇酯结晶性能的方法，包括：将聚呋喃二甲酸乙二醇酯粉碎烘干后，加入增塑剂预混均匀得到混合物料，然后将该混合物料通过双螺杆挤出机在一定温度下熔融共混后挤出。

2,5-呋喃二甲酸分子的对称性较低，刚性强，以及分子间的偶极作用大造成聚呋喃二甲酸乙二醇酯在结晶的过程受到阻挠，结晶速率较慢，成型加工周期长。本方法通过加入增塑剂，能够提高PEF分子链的运动能力，改善结晶性能，也能一定程度提高PEF的韧性。

所述聚呋喃二甲酸乙二醇酯的特性粘度为0.5～0.6dL/g。