[发明专利]一种兼具高凝胶含量及高结晶度交联聚酯及其制备方法

说明书

本发明涉及一种兼具高凝胶含量及高结晶度交联聚酯及其制备方法，该方法是先将聚酯/光引发剂混合物进行熔融成型；再通过紫外光源进行紫外光辐照，得到兼具高凝胶含量及高结晶度交联聚酯；聚酯为芳香族聚酯和半芳香族聚酯中的一种以上；聚酯/光引发剂混合物中，光引发剂的含量为聚酯质量的0.3wt％～10wt％；制得的兼具高凝胶含量及高结晶度交联聚酯的凝胶含量不小于30wt％、结晶度为20～50wt％；兼具高凝胶含量及高结晶度交联聚酯在氮气氛下其5wt％热失重温度T_d5为395℃～440℃。本发明优选采用最近才发展起来的高光强紫外LED光源，由于其高光强，聚酯的紫外辐照交联得以在数十秒内完成；使高凝胶含量和高结晶度聚酯纤维、薄膜连续化、规模化、低成本化及稳定化的制备成为可能。

技术领域

本发明属于聚酯技术领域，涉及一种兼具高凝胶含量及高结晶度交联聚酯及其制备方法。

背景技术

聚酯一般指由芳香二元酸/二元醇、内脂或羟基酸聚合而成的一类高聚物的统称，包括芳香族聚酯(聚芳酯)和半芳香族聚酯。聚酯可以是均聚物，也可以是共聚物，其中，半芳香族聚酯生产及使用最广泛。半芳香族聚酯主要品种有聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)及聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)等。PET薄膜一般采用熔融挤出法制成厚片，再经单向或双向拉伸制成，具有易加工、光学性能好、机械强度高、电绝缘性能佳、耐化学腐蚀性强、抗微生物侵蚀及使用温度宽等优良特性，是目前应用领域最广泛的薄膜材料之一。

聚酯薄膜广泛用于食品、建筑、电阻电器、印刷行业、医药卫生及光伏行业等，用作包装膜、窗膜、光学膜、反射膜、隔膜及绝缘膜等等。PET纤维，俗称“涤纶”，具有一系列优良性能，如断裂强度和弹性模量高，回弹性适中，热定型效果优异，耐热和耐光性好，因而成为当前第一大化纤品种，广泛应用于生产、生活的各个方面。

随着应用领域的不断扩展，对聚酯(薄膜或纤维等)的耐热性、尺寸稳定性及熔滴性能等要求越来越高，已有大量研究聚焦于聚酯的改性研究。理论上对聚酯薄膜进行交联改性可以一定程度上提高其耐热性及尺寸稳定性。但是，一方面工业上交联聚酯难于通过熔融聚合而大规模制备，因为交联聚酯难于流动，不再熔融挤出、切粒。另一方面，由于交联聚酯熔融流动性极差且流动不稳定导致无法利用交联聚酯进行熔融加工成型。因此，迄今为止还没有一种适用于大规模制备交联聚酯薄膜的成熟工艺，高凝胶含量的交联聚酯更是没有报道。

CN201110024492、CN201220530397、CN201120404010、CN201110323999及CN201210395376中公开了一种通过纺丝前向PET切片中添加三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或三烯丙基氰脲酸酯等交联剂，熔融纺丝再经电子束或γ射线辐射处理制备交联聚酯纤维的方法。但是，本领域技术均知道三羟甲基丙烷三丙烯酸酯等交联剂在PET融纺过程中极易产生交联，导致融纺不稳定，难于大规模生产。CN201310471481在PET融纺的冷却和集束上油两步骤之间，将含有多羧基硅氧烷乳液附着于聚酯纤维上，经加热后制备了仅表面交联的PET纤维。CN201511017859、CN201511018771、CN201511017856、CN201511018195、CN201511017800及CN201511016777在稳定剂存在的情况下向聚酯引入不饱和双键，并在加工过程通过控制聚合及纺丝温度等条件，制备了交联聚酯纤维，但纤维的凝胶含量不高(约20wt％)，对纤维性能的提升有限。

综上，可以看到交联聚酯的制备要么需要涉及复杂而昂贵设备的电子束、离子束辐射，要么需要在聚酯切片中加入交联剂或在聚酯链上导入活性基团(双键化合物、多元酸、多元胺、多异氰酸酯等)，本领域技术人员都清楚采用这些方法无法通过熔融加工大规模制备交联聚酯纤维或薄膜，因而高效制备交联聚酯目前依然还是聚酯领域的一大挑战。

发明内容