[發明專利]聚對苯二甲酸乙二醇酯的成核劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201911277337.6
• 申請日: 2019-12-13
• 公開（公告）號: CN111019302B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 唐萍;張薇;張紅東
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: C08L67/02
• 分類號: C08L67/02;C08L35/00;C08F222/02;C08F220/06;C08F8/44
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

本發明屬于高分子材料技術領域，具體為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的成核劑及其制備方法和應用。本發明以丙烯酸和馬來酸酐的共聚物為原料，經過鹽化以及提純制得馬來酸?丙烯酸的離聚物。該馬來酸?丙烯酸的離聚物可作為PET的成核劑，通過熔融共混，得到PET/離聚物復合物，從而提高PET的結晶溫度和結晶速率。該成核劑制備方法簡單，操作方便，適用于工業化生產。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及適用于聚對苯二甲酸乙二醇酯的成核劑及其制備方法和應用。

背景技術

聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)是應用非常廣泛的熱塑性塑料，其沖擊強度高、耐摩擦、剛性高、硬度大、尺寸穩定、電絕緣性能好，不溶于絕大多數有機溶劑和無機酸。PET可分為非工程塑料級和工程塑料級。非工程塑料級主要用于纖維、飲料瓶、片材等，工程塑料級主要用于汽車、電子電器、機械工業等。然而，由于PET分子主鏈上的苯環導致其分子鏈剛性，以及分子鏈上的C=O基團降低了分子鏈的對稱性，使得分子鏈段運動變慢，從而導致PET的結晶溫度升高，結晶速率降低。因此PET在注塑成型時加工困難、模具溫度高、生成周期長，限制了其在工程塑料領域的應用。因此，提高結晶速率成為PET工程化改性的關鍵技術之一。

在PET的成型加工過程中添加成核劑，是一種有效改善PET結晶的方法。PET常用的成核劑從化學結構上可分為：無機類、有機類及高分子類，其中有機類成核劑多為羧酸鹽，其成核機理為化學成核，即羧酸鹽在加工過程中與PET發生反應，其產物形成PET結晶的成核點，從而促進PET結晶（Nature,1983,304:432-434）；高分子類成核劑多為離聚物，如DuPont公司開發的乙烯-甲基丙稀酸共聚物的羧酸鹽、Allied-Signal公司開發的乙烯-丙烯酸共聚物的羧酸鹽都是PET有效的成核劑，其離子簇形成PET結晶的成核點，從而促進PET結晶（Macromol.Chem.Phys,2000,201:1894-1900）；此外，也有將常見的無機物如滑石粉、TiO2、SiO2作為PET的成核劑的報道，其成核機理為吸附生長結晶（Macromolecules,2003,36:4452-4456）。

發明內容

本發明目的是提供一種能夠提高聚對苯二甲酸乙二醇酯結晶速率的成核劑及其制備方法和應用。

本發明提供的能夠提高聚對苯二甲酸乙二醇酯結晶速率的成核劑，是一種馬來酸-丙烯酸離聚物，其結構通式如下式所示：

通式（1）

式中，M表示為Na+，K+，Ba+，Ca+等常見堿性陽離子，n的取值范圍為25~500。

本發明還提供上述成核劑的制備方法，具體步驟如下：

（1）馬來酸-丙烯酸共聚物的合成

將馬來酸酐單體、丙烯酸單體、引發劑和溶劑混合均勻，在氮氣氛圍中，在70～90℃加熱反應6～8小時，然后將反應產物在沉淀劑溶液中析出，提純，真空干燥，得到馬來酸-丙烯酸共聚物；其中，馬來酸酐和丙烯酸的加料比例按重量計為1:1～1:5（1:（1～5）），馬來酸酐和引發劑的加料比例按重量計為200: 1～1000 : 1（（200～1000）: 1）；

（2）馬來酸-丙烯酸離聚物的制備

將干燥后的馬來酸-丙烯酸共聚物在水中溶解，然后往溶液中滴加堿的飽和水溶液，生成離聚物，并從溶液中析出；真空抽濾，得到離聚物固體；將得到的離聚物固體提純，真空干燥，最終得到純凈的馬來酸-丙烯酸離聚物。

本發明中，所述溶劑為水等；引發劑為過硫酸鹽；堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇或氫氧化鈣等；沉淀劑溶液為丙酮和乙酸乙酯的混合溶液。

本發明中，所述馬來酸-丙烯酸共聚物的相對分子量為5000～100000之間。