[發明專利]可用于CO2發泡的低熔體強度聚酯/黏土納米復合物制備方法

在審

• 申請號: 201510362572.9
• 申請日: 2015-06-29
• 公開（公告）號: CN105038146A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發明（設計）人: 趙玲;夏天;劉濤;奚楨浩
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C08L67/02
• 分類號: C08L67/02;C08K9/04;C08K3/34;C08J9/12;B29C47/92
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技術領域

本發明涉及一種新型的可用于CO₂發泡的低熔體強度聚酯/黏土納米復合物的制備方法，尤其涉及一種添加多官能團擴鏈劑的聚酯/黏土納米復合物的制備方法。

背景技術

泡沫塑料由于其質輕、隔熱、可吸收沖擊能等特性正受到越來越多的關注和研究，并廣泛應用于包裝、建筑、運輸等領域。以聚對苯二甲酸乙二酯發泡材料為代表的發泡聚酯通常價格低廉且具有優異的力學性能、尺寸穩定性、耐化學腐蝕性以及易回收性等優點，使其在食品包裝、汽車內飾、航天工業以及風力發電的槳葉芯層等方面具有很大的應用前景。但是，商業化聚酯由于其分子量較低且分子結構規整，通常表現出較低的熔體強度，不能抵抗泡孔生長過程中聚酯承受的劇烈拉伸應力。在熔融發泡過程中，已經生成的泡孔會進一步發生破裂、合并，得不到理想的泡孔結構。

在聚酯分子主鏈上引入長鏈支化結構可以有效地提高聚合物熔體中分子鏈纏結幾率，從而提高其熔體強度。中國專利CN102492123A和CN102492124A通過向聚酯合成體系中添加多元酸和多元醇作為擴鏈劑而引入長鏈支化結構，制備可發泡的高熔體強度聚酯，其特性黏度為0.80-1.50dL/g。該技術不僅需要對原有的聚酯合成的設備、工藝條件等做出改變，且為了達到高的分子量和熔體強度，反應時間需要4~6小時。連續的擠出發泡工藝對聚酯熔體強度提出了更高的要求，因為聚酯熔體在擠出機中不可避免地發生熱、機械等降解。這就要求將多元醇原位改性的聚酯繼續固相縮聚24小時，進一步提高其熔體強度，以滿足擠出發泡的要求，但同時也消耗了更多的能量和時間。[Fan,C.;Wan,C.;Gao,F.;Huang,C.;Xi,Z.;Xu,Z.;Zhao,L.;Liu,T.Extrusionfoamingofpoly(ethyleneterephthalate)withcarbondioxidebasedonrheologyanalysis.J.Cell.Plast.2015,doi:10.1177/0021955X14566085]。

發明內容

本發明的目的是提供一種制備可用于CO₂發泡的低熔體強度聚酯/黏土納米復合物的方法，以克服現有技術存在的缺陷。且本發明可以采用聚酯回收料作為原料制備可用于CO₂發泡的低熔體強度聚酯/黏土納米復合物，從而提高資源的利用率、減少固體廢棄物污染，具有重要的環保意義。

本發明的技術構思為：向聚酯分子鏈引入長支鏈的同時向聚酯基體中添加層狀的納米黏土，通過分散良好的黏土提高聚酯的發泡性能，降低CO₂發泡工藝對聚酯熔體強度的要求。整個技術的關鍵在于選擇合適的多官能團擴鏈劑以及與之配對的有機改性納米黏土，在引入長鏈支化結構的同時提高層狀硅酸鹽黏土的分散和剝離程度。由于納米黏土的長徑比非常高，分散良好的黏土與聚酯基體的界面提供了大量的泡孔異相成核點，從而大幅度地提高了泡孔的成核速率、增加了穩定的氣泡核數量。在泡孔生長過程中，無機黏土的加入增加了發泡劑CO₂在聚酯基體中擴散的曲折程度和路徑長度，從而降低了泡孔生長速率，有利于得到孔徑較小的穩定泡孔。此外，由于大量泡孔同時成核，可供泡孔生長的發泡劑量相應減少，亦有利于得到孔徑較小的泡孔。在泡孔穩定過程中，分散良好的黏土顆粒作為聚酯結晶的異相成核點，顯著提高聚酯基體從熔體的非等溫結晶速率，從而迅速提高聚酯基體的硬度、結束泡孔的生長。而且，黏土層在泡孔生長過程中由于受到拉伸應力的作用，沿著泡孔壁方向重新取向，起到第二層泡孔壁的作用，保護泡孔不被拉伸應力破壞。

本發明的聚酯/黏土納米復合物的制備技術包括以下三種技術路徑：

技術路徑一：

將商業化的聚酯切片（或者聚酯回收料）、多官能團擴鏈劑和有機改性黏土在90~120^oC條件下干燥2~20小時，再按一定的質量份數進行充分預混。聚酯切片（或者聚酯回收料）、擴鏈劑、黏土的質量份數為：

聚酯切片100份

擴鏈劑0.1~2份

黏土0.1~10份