[發(fā)明專利]一種提高聚酯類樹脂的熔體強(qiáng)度的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310538935.0
• 申請日: 2013-11-04
• 公開（公告）號(hào): CN103626982A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李書召;鄭安吶;陸甦暉;管涌;危大福;張祺
• 申請（專利權(quán)）人: 上海富元塑膠科技有限公司
• 主分類號(hào): C08G63/91
• 分類號(hào): C08G63/91;C08G81/02
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 楊元焱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化學(xué)工程，尤其涉及一種提高聚酯類樹脂的熔體強(qiáng)度的方法。

背景技術(shù)

聚酯是指由多元醇和多元酸縮聚而成的聚合物總稱，主要指聚對苯二甲酸乙二酯(PET)，習(xí)慣上也包括聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚芳酯等線型熱塑性樹脂，是一類性能優(yōu)異、用途廣泛的工程塑料。而聚乳酸(PLA)是由乳酸經(jīng)過分子間脫水，通過酯化反應(yīng)逐步縮聚而來的另一類可以完全生物降解的聚酯材料，它的最終降解產(chǎn)物為二氧化碳和水，中間產(chǎn)物乳酸也是體內(nèi)正常的糖代謝產(chǎn)物，對人體無害并在體內(nèi)無積累，具有良好的生物兼容性和優(yōu)異的加工性能，是醫(yī)用材料領(lǐng)域內(nèi)最受重視的材料之一。

盡管PET和PLA為代表的聚酯材料已經(jīng)在一些領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，但是由于它們或者具有良好的力學(xué)性能、耐高溫性能，或者具有無可比擬的可生物降解的性能，人們希望將他們更多地應(yīng)用于發(fā)泡領(lǐng)域，替代目前市場上正在大量使用的聚氨酯(PU)泡沫塑料、聚苯乙烯(PS)泡沫塑料和聚乙烯(PE)泡沫塑料。雖然PU、PS、PE這三種泡沫塑料在早期對我們的生產(chǎn)和生活帶來了便利，但是隨著石油資源的枯竭以及人們對環(huán)境越來越多的重視，這三種泡沫塑料的缺點(diǎn)日益顯得突出：聚氨酯泡沫在基體中不但存在對人體有害的異氰酸酯殘留物，而且由于其是熱固性材料，所以廢棄物無法回收利用；而聚苯乙烯在發(fā)泡過程中通常會(huì)使用到氟氯烴化合物或丁烷，對環(huán)境有不利影響，而且產(chǎn)品降解困難容易形成“白色污染”，聯(lián)合國環(huán)保組織已決定停止使用PS發(fā)泡產(chǎn)品；聚乙烯泡沫塑料剛性較低，且最高使用溫度僅為80℃，不能滿足某些需要高強(qiáng)度或者耐高溫領(lǐng)域的使用要求。因此，科研工作者一直在努力尋找它們的替代品，目前，除了聚丙烯(PP)外，PET和PLA為代表的聚酯類泡沫被認(rèn)為是最有發(fā)展前景、有望使目前泡沫產(chǎn)品升級(jí)換代的熱塑性樹脂。

雖然PP發(fā)泡材料由于具有很好的熱穩(wěn)定性(最高使用溫度達(dá)130℃)，高溫下制品的尺寸穩(wěn)定性以及較高的韌性、拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度而被大量研究，但是與PP發(fā)泡材料相比，PET為代表的聚酯泡沫材料具有獨(dú)一無二的優(yōu)良性能：(1)理想的尺寸穩(wěn)定性，對氧氣、二氧化碳和水汽有良好的阻隔性，優(yōu)良的耐磨性和表面阻滯性能；(2)熱穩(wěn)定性較好，其最高工作溫度約200℃，遠(yuǎn)高于PP、PS、PU、聚氯乙烯(PVC)泡沫的工作溫度；(3)力學(xué)性能遠(yuǎn)高于PS、PU泡沫和玻璃泡沫，可以作為結(jié)構(gòu)支撐材料使用，基于以上優(yōu)點(diǎn)以及PET本身的優(yōu)異性能，PET發(fā)泡材料在食品包裝、微波容器、運(yùn)動(dòng)器材、微電子產(chǎn)品、汽車和航天工業(yè)等方面有著廣闊的市場。而PLA的發(fā)泡產(chǎn)品具有良好的柔軟性和手感，而且最重要的是其生物降解性是石油基塑料無可比擬的，因此PLA泡沫在包裝、醫(yī)療和生活消費(fèi)品等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

盡管聚酯類樹脂的發(fā)泡產(chǎn)品具有如此多的優(yōu)點(diǎn)，然而與PS、LDPE兩種樹脂不經(jīng)過加工改性就可以直接進(jìn)行物理或者化學(xué)發(fā)泡不同，聚酯類樹脂是線性高分子，在溫度升高到熔點(diǎn)以上后，基體粘度會(huì)急劇變小，并且由于酯基的不穩(wěn)定性(容易水解)，容易造成分子鏈斷裂，使熔體粘度進(jìn)一步降低，所以在發(fā)泡過程中氣體很難被熔體包住，容易出現(xiàn)泡孔合并、坍塌等現(xiàn)象的發(fā)生。因此，許多研究者致力于改善聚酯樹脂的發(fā)泡性能，其中提高聚合物熔體強(qiáng)度最有效的方法是使聚合物產(chǎn)生支化結(jié)構(gòu)，支化結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生可以顯著改變?nèi)垠w的流變行為，提高熔體強(qiáng)度，改善其發(fā)泡、成纖、以及成膜性能，從而引起了較多的研究和較大的關(guān)注。此外，在PET的熔融紡絲過程中，為了提高PET纖維的生產(chǎn)效率，進(jìn)一步地降低生產(chǎn)成本，可行的辦法之一就是提高紡絲生產(chǎn)速度。而對于普通線性聚酯材料，其熔體在拉伸過程中容易發(fā)生分子鏈之間的滑移，一旦拉伸速度過大就會(huì)產(chǎn)生細(xì)頸現(xiàn)象，細(xì)頸隨之發(fā)生斷裂，從而出現(xiàn)纖維的斷絲現(xiàn)象。而提高滌綸熔融紡絲速度的主要途徑之一就是在PET基體中引入長支鏈(LCB)結(jié)構(gòu)，LCB結(jié)構(gòu)的存在使得熔體細(xì)絲在細(xì)頸發(fā)生時(shí)，使其粘度急劇上升，因此細(xì)頸不會(huì)發(fā)生斷裂，而是延伸到整根纖維，也就是出現(xiàn)“應(yīng)變硬化”現(xiàn)象。