[发明专利]聚对苯二甲酸乙二醇酯塑料的制备方法

说明书

本发明涉及聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料的一种制备方法。

PET是性能优良的高分子材料，目前主要用于纤维和薄膜的生产。由于PET的结晶速度很慢，玻璃化温度较高，它的模塑加工性能较差，模塑制品的力学性能也很差，用作塑料遇到了一定的困难。

1966年帝人公司首先开发了玻璃纤维增强的PET塑料，但是成型温度高达130℃以上。1980年杜邦公司成功地开发了易结晶型PET塑料，在PET中加入成核剂和成核促进剂，成型温度在90℃以上、低于120℃，并开始工业化生产。PET塑料的力学性能、电性能、热性能和耐溶剂性能都很好，应用也很广泛，可用于电子零部件、电器零部件、机械、汽车零部件等，且价格低廉。于是，许多公司竞相研究开发PET塑料，寻找新型成核剂和成核促进剂，以求进一步降低成型温度或改善PET塑料的某些物性。

本发明的目的是提高PET塑料制备过程中的结晶速度，降低模温，减少添加组分，制备性能良好的PET塑料。

PET塑料的组分包括PET树脂、玻璃纤维、成核剂和成核促进剂，它们经过干燥、混合、与玻璃纤维一起在双螺杆挤出机中共混挤出。成核促进剂是结构为的化合物，其中R₁是含有C、H、O的基团，C原子个数可以从1～21，O原子个数可以从0～2，R₂和R₃可以是H或CH₃或C(CH₃)₃。

PET树脂、成核剂、成核促进剂、玻璃纤维的用量分别为(Wt％)：35～78％，20～40％，1～15％，1～10％。

PET树脂是用于生产纤维的树脂，或者是固相聚合得到的高分子量树脂，它的特性粘度[η]在0.5～10之间，特性粘度[η]偏高些好，分子量下降少。PET树脂也可包含少量的共聚单体，例如二甘醇。玻璃纤维是塑料增强通用型无碱玻璃长纤维，表面用偶联剂处理，例如用硅烷处理，它的直径为5～15μn。

成核促进剂是结构为的化合物，其中R₁是含有C、H、O的基团，C原子的个数可以从1～21，O原子个数可以从0～2，R₂和R₃可以是H或CH₃或C(CH₃)₃。它们可以是2，6-二叔丁基对甲酚或β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯。该成核促进剂不仅对PET的结晶有很好的促进作用，还具有抗氧化裂解的作用，减少高温下PET的降解。

成核剂可以是含有羧酸钠盐的离子聚合物，它的主链可以是乙烯与甲基丙烯酸或丙烯酸的共聚物、苯乙烯与丙烯酸的共聚物和苯乙烯与马来酸酐的共聚物，离子聚合物的羧酸基团至少有30％被中和成盐。离子聚合物最好选用含有羧酸钠盐的乙烯-甲基丙烯酸共聚物，例如杜邦公司的Surlyn 1601，用该成核剂和结构的成核促进剂体系制备的PET塑料性能更为优良。

制备过程中仅用了三种添加剂，即除了PET树脂外，还有玻璃纤维、成核剂、成核促进剂，它们的用量的重量百分比分别为：35～78％，20～40％，1～15％，1～10％。成核促进剂既促进结晶，又具有抗氧作用，它的用量比一般添加剂稍高些好，成核剂和成核促进剂用量不能太低，太低了不起作用。

PET树脂、成核剂、成核促进剂必须充分干燥，再经充分混合均匀后，与干燥的玻璃纤维一起在双螺杆挤出机中共混挤出。

经过干燥、充分混合的PET树脂、成核剂、成核促进剂与玻璃纤维一起在双螺杆挤出机中共混挤出。双螺杆中的共混条件为转速：120～250转/分钟，螺杆温度：在190～290℃范围内。若采用离子聚合物为成核剂，成核剂和成核促进剂可预先制成母粒，母粒和PET充分混合均匀，干燥后，与玻璃纤维一起共混挤出。采用离子聚合物Surlyn 1601为成核剂时，较高的挤出温度和较长的螺杆滞留时间，PET分子量降低更少。

共混产物经切粒得到PET塑料，充分干燥后，按美国ASTM标准制备力学性能测试样条，模塑温度为90℃，并按美国ASTM标准进行力学性能测试。