一种pet自身增核结晶的热处理方法
【专利摘要】本发明提出了一种PET自身增核结晶的热处理方法，其特征在于，包括：对PET进行加热熔化、淬火冷却、预恒温结晶、退火加热、部分晶区重熔化、二次淬火冷却和二次恒温结晶的热处理工艺，达到获得高结晶度，高热性能，高结晶速度，结晶半周期短的高性能高分子材料。
【专利说明】—种PET自身增核结晶的热处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及化工制造领域，特别是指一种PET (聚对苯二甲酸乙二酯)自身增核结晶的热处理方法。
【背景技术】
[0002]PET (Polyethylene terephthalate),即聚对苯二甲酸乙二酯，是一种常见的塑料，因其具有良好的成膜性与成性、光学性能与耐候性、耐耗摩擦性与尺寸稳定性以及电绝缘性等诸多性质，而被广泛应用于各个领域中.[0003]由于近年来增塑剂引发一些对人体的健康问题，社会要求减少聚合物中增塑剂成核剂的使用，国家也出台了一些相关的严格控制增塑剂使用的条例。但是增塑剂的使用减少，聚合物的结晶度的下降和结晶周期的增长成为了工业上的问题。不添加增塑剂会使部分难结晶、结晶速度慢和结晶度较低的聚合物尤其受影响，因此，市场亟需一种不添加增塑剂并能够提高聚合物结晶度的方法。
【发明内容】
[0004]本发明提出一种PET自身增核结晶的热处理方法，能够改善PET的热性质并加快其结晶速度。
[0005]本发明的技术方案是这样实现的:一种PET自身增核结晶的热处理方法，包括:对PET进行加热熔化、淬火冷却、预恒温结晶、退火加热、部分晶区重熔化、二次淬火冷却和二次恒温结晶的热处理工艺。
[0006]进一步，包括以下步骤:
[0007]( I)将PET靶粒在11 (TC进行干燥1-3小时；
[0008](2)将干燥后的PET加热到275°C，并维持2min，从而保证PET被完全熔化；
[0009](3)将PET淬火冷却至预恒温结晶温度，并维持20_50min进行预结晶；
[0010](4)预结晶后，进行升温，至250-252°C，并维持l_4min进行重熔化，在预结晶阶段的微小球晶会被熔化，存留较大的球晶；
[0011](5)完成重熔化后再次把PET淬火至恒温结晶温度228-248 °C，并维持20_1000min
进行二次恒温结晶。
[0012]进一步，所述预恒温结晶温度为228_234°C，预恒温结晶温度区间选定，是通过热量差示扫描法(DSC)来测试淬火冷却后在这温度区间进行恒温结晶时其首要结晶阶段的半周期在10-25min，这样的时间周期和结晶温度有利于热处理操作，获得适度大小的球晶和适度的晶区厚度。低于228°C首要结晶的速度过快，半周期很短，不利于操作控制，而且球晶很小，晶区厚度很薄，不利于部分晶区重熔化的操作。高于234°C首要结晶的速度慢，半周期长，该预结晶阶段操作过程需要I小时以上，时间耗费多，球晶数量少，体积大，晶区厚度较厚，部分晶区重熔化所需要的温度较高，能耗大。
[0013]步骤(2)、(4)中，PET以50°C /min的升温速度加热升温至设定温度，升温速度的选取，是考虑到加热温控设备、加热时间、热量滞后的经验折中选择，所以，根据实际的操作需求，设备等的情况，也可以采用不同的升温速度，比如:
[0014]1.要求严控升温准确率的可以选择5-10°C /min，考虑升温到275 °C，需要25-50min，时间较长，对工艺应用不合适；i1.要求快速升温的可以选择100°C /min，只需要
2.5min，但是升温控制器功率各方面要求高。因为一般的温控设备有热量的滞后问题，在这种短时间快速加热的情况下，会把材料加热到目标温度的105%-110%然后再冷却回到目标温度。
[0015]进一步，步骤(3)、(5)中，淬火冷却采用非接触式气冷或者水冷的方式。
[0016]进一步，步骤(5)中，所述恒温结晶温度为236_244°C。
[0017]本发明的有益效果在于:在正常情况下，PET由熔融状态淬火至228-244°C进行恒温结晶，其首要结晶的半周期在10_500min，结晶度约为30%，通过本发明的所述PET自身增核结晶热处理方法后，要获得相同的结晶度的这一半周期下降了 10-50%，缩短了进行结晶的时间；PET由熔融状态淬火至244°C进行恒温结晶，IOOOmin仅能获得约32%的结晶度，熔点为268°C，而通过本发明的所述PET自身增核结晶热处理方法，同样的温度和时间，可以获得约46%的结晶度，熔点为274°C，即提高了结晶度以及具有更高的热性能；如果要在同样温度获得32%的结晶度，仅需要300min(其中包括预结晶50min和二次恒温结晶240min，其他热处理阶段时间lOmin)，该数据是通过傅里叶红外吸收光谱(FTIR)和热量差示扫描法(DSC)来检测的。
[0018]因此，通过本发明的所述PET自身增核结晶的热处理方法对PET等高分子材料进行处理，达到获得闻结晶度，闻热性能，闻结晶速度，结晶半周期短的闻性能闻分子材料。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本发明一种PET自身增核结晶的热处理方法的温度和时间变化曲线图；
[0021]图2为图1所示PET自身增核结晶的热处理方法对比一般的恒温结晶方法的结晶度和时间变化曲线图(FTIR)；
[0022]图3为图1所示PET自身增核结晶的热处理方法对比一般的恒温结晶方法的热流和温度变化曲线图(DSC)。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0024]根据本发明提供的方法，尽心如下操作:
[0025]把PET靶粒在110°C进行干燥3小时，把干燥后的原料以50°C /min加热到275°C，并维持2min，保证PET被完全熔化，通过非接触式气冷或者水冷的方式(一些情况下也可以使用冰水混合物或者液氮作为冷源)把材料淬火冷却至预恒温结晶温度。
[0026]预恒温结晶温度设定在234°C，时间为50min。
[0027]完成预结晶后，以50°C /min加热到250°C，维持3min。在预结晶阶段的微小球晶会被熔化，存留较大的球晶。
[0028]完成退火加热、部分晶区重熔化后，再次把PET淬火至恒温结晶温度244°C，维持IOOOmin进行二次恒温结晶，实验过程中，分别采用傅里叶红外吸收光谱(FTIR)和热量差示扫描法(DSC)对温度、结晶度等进行检测，得到如图1、图2、图3所示的曲线图。
[0029]根据以上实验数据和图像可知，通过采用本发明的方法，相比于传统的方法，缩短了结晶时间，提高了结晶度等，具体的对比如下:在正常情况下，PET由熔融状态淬火至228-244°C进行恒温结晶，其首要结晶的半周期在10-500min，结晶度约为30%，通过本发明的所述PET自身增核结晶热处理方法后，要获得相同的结晶度的这一半周期下降了10-50%，缩短了进行结晶的时间；PET由熔融状态淬火至244°C进行恒温结晶，IOOOmin仅能获得约32%的结晶度，熔点为268°C，而通过本发明的所述PET自身增核结晶热处理方法，同样的温度和时间，可以获得约46%的结晶度，熔点为274°C，即提高了结晶度以及具有更高的热性能；如果要在同样温度获得32%的结晶度，仅需要300min (其中包括预结晶50min和二次恒温结晶240min，其他热处理阶段时间IOmin);进一步的，本发明提供的方法中，恒温结晶温度最高可以达到248°C，这对于普通恒温结晶几乎是不可能进行的(普通恒温结晶一般最高只能达到244°C，若在248°C下结晶，IOOOmin仅能达到5%左右的结晶度)，采用本发明的方法，在248°C恒温结晶的情况下，恒温结晶lOOOmin，还能达到30%左右的结晶度。
[0030]由于自身增核结晶的热处理方法可以应用于各种高分子材料上，而PET仅仅是其中的一种，因此，也可以采用类似的实验方法与步骤，将本发明公开的内容应用到其他高分子材料上，区别仅在于时间以及温度等参数的设置不同。
[0031]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种PET自身增核结晶的热处理方法，其特征在于，包括:对PET进行加热熔化、淬火冷却、预恒温结晶、退火加热、部分晶区重熔化、二次淬火冷却和二次恒温结晶的热处理工艺。
2.如权利要求1中所述PET自身增核结晶的热处理方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将PET革巴粒在11(TC进行干燥1-3小时； (2)将干燥后的PET加热到275°C，并维持2min； (3)将PET淬火冷却至预恒温结晶温度，并维持20-50min进行预结晶； (4)预结晶后，进行升温，至250-252°C，并维持l_4min进行重熔化； (5)完成重熔化后再次把PET淬火至恒温结晶温度228-248°C，并维持20-1000min进行二次恒温结晶。
3.如权利要求2中所述PET自身增核结晶的热处理方法，其特征在于:所述预恒温结晶温度为228-234°C。
4.如权利要求2中所述PET自身增核结晶的热处理方法，其特征在于:步骤(2)、(4)中，PET以50°C /min的升温速度加热升温至设定温度。
5.如权利要求2中所述PET自身增核结晶的热处理方法，其特征在于:步骤(3)、(5)中，淬火冷却采用非接触式气冷或者水冷的方式。
6.如权利要求2中所述PET自身增核结晶的热处理方法，其特征在于:步骤(5)中，所述恒温结晶温度为236-244°C。
【文档编号】B29B13/04GK103496049SQ201310395791
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月3日 优先权日:2013年9月3日
【发明者】陈梓煜 申请人:陈梓煜