一种PET成核剂及其制备方法与应用与流程

本发明涉及聚对苯二甲酸乙二醇酯（pet）有机化学,具体为一种pet成核剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、pet是一种半结晶热塑性材料，具有各种优异的物理性能，如高拉伸强度、优异的热稳定性、良好的电绝缘和极低的透气性。因此，它被广泛应用于纤维、瓶子、工业薄膜和工程塑料。但刚性共轭结构阻碍了其分子链在pet结晶转变过程中的运动，导致其结晶性能下降。由于模具对温度的要求较高，这个问题大大延长了它的成型周期，影响其物理性能，从而限制了其作为工程塑料的应用。因此，二氧化硅、蒙脱土和有机盐等无机物，如芳香族碱金属盐已被用作成核剂，以改善pet的结晶。然而，大多数无机成核剂在pet基体中的分散性较差，这最终削弱了共混物的物理和化学性能。

2、根据结晶理论，设计有效的成核剂必须满足以下要求，成核剂在熔融共混时应与聚合物基体相容性好，热稳定性高，在聚合物结晶温度下保持固相，界面大，有利于晶体生长。在这方面，离聚物可以通过提高结晶起始温度来降低聚合物的过冷度。离聚物是一种具有少量离子基团的聚合物，这些离子基团可以沿聚合物主链排列，也可以作为侧链基团排列。加入与pet具有良好相容性的离聚物，如含有与pet反应基团，通常会使pet的分子量略有降低。由于离聚物不仅可以为pet提供晶核，而且其柔性链可以加速pet链的运动，从而加快结晶速率。因此，合适的离聚物已被业界公认为最有效的pet成核剂。例如，有报道称surlyn、aclyn等离聚物被用作成核剂来提高pet的结晶速率。

3、现在的pet成核剂的缺点：

4、无机成核剂的问题在于其在pet基体中相容性与分散性的问题难以解决。有机小分子成核剂因为发生交换反应导致了pet降解，从而力学性能大大降低。离聚物可以提高pet结晶速率，改善加工性能，但其会与pet发生反应生成pet羧酸盐，导致pet分子量降低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种pet成核剂及其制备方法与应用，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种pet成核剂，所述pet成核剂其具有所示的结构式：

4、

5、其中，x为91-97份，y为3-9份，总摩尔量为100份。

6、优选的，所述成核剂具有磺酸基，分子链为直链结构。

7、一种pet成核剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

8、s1：由富马酸二甲酯（dmf）与nahso3发生加成反应，制备磺化富马酸二甲酯（sdmf），其中sdmf的结构式如下：

9、

10、s2：由sdmf；丁二酸；1，4-丁二醇通过一步熔融缩聚法制备含有不同离子含量的聚合物。

11、一种pet成核剂的应用，所述pet成核剂用于pet结晶性能的改性工艺。

12、优选的，所述改性工艺包括以下步骤：

13、n1：将pet基体在真空干燥箱140℃下干燥4h；

14、n2：将pet与权利要求1中所述的pet成核剂混匀；

15、n3：熔融共混，所述pet成核剂用量控制在重量百分比0.1%到5%之间。

16、优选的，所述改性工艺中熔融共混温度为265℃-280℃，螺杆转速为100 rpm，共混时间为3-5min。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、（1）本发明所示成核剂的添加量在5 wt%以下，相较于其他成核剂添加量小；

19、（2）添加本发明的成核剂后，pet的结晶开始温度与熔融结晶温度均相高温区移动，提高约15-20℃，过冷度也随着成核剂的加入逐渐减小，结晶度也提高10%以上；

20、（3）添加本发明的成核剂，pet体系的粘度不会明显下降，效果优于有机小分子成核剂，例如苯甲酸钠等；

21、（4）以带有磺酸基的单体和丁二酸，丁二醇采用预聚后缩聚的方法，通过控制磺化富马酸二甲酯的添加量，控制聚合物的离子含量，制备了聚丁二酸丁二醇酯离聚物，其在pet基体内部产生了新的成核位点，从而改变了成核类型，减小了球晶尺寸，加快了pet的结晶速度，结果还表明，高离子含量的pbs离聚物与pet基体的相容性优于pbs，从而提高了pbs离聚物的成核效果。

技术特征：

1.一种pet成核剂，其特征在于：所述pet成核剂其具有所示的结构式：

2.根据权利要求1所述的一种pet成核剂，其特征在于：所述成核剂具有磺酸基，分子链为直链结构。

3.一种根据权利要求1所述pet成核剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：

4.一种根据权利要求1所述pet成核剂的应用，其特征在于：所述pet成核剂用于pet结晶性能的改性工艺。

5.根据权利要求4所述的一种pet成核剂的应用，其特征在于：所述改性工艺包括以下步骤：

6.根据权利要求4所述的一种pet成核剂的制备方法，其特征在于：所述改性工艺中熔融共混温度为265℃-280℃，螺杆转速为100 rpm，共混时间为3-5min。

技术总结
本发明涉及聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）有机化学技术领域,具体为一种PET成核剂及其制备方法与应用，PET成核剂制备包括：磺化富马酸二甲酯0.015mol‑0.045mol，丁二酸0.5mol，1，4‑丁二醇0.6mol，本发明以带有磺酸基的单体和丁二酸，丁二醇采用预聚后缩聚的方法，通过控制磺化富马酸二甲酯的添加量，控制聚合物的离子含量，制备了聚丁二酸丁二醇酯离聚物，其在PET基体内部产生了新的成核位点，从而改变了成核类型，减小了球晶尺寸，加快了PET的结晶速度，结果还表明，高离子含量的PBS离聚物与PET基体的相容性优于PBS，从而提高了PBS离聚物的成核效果。

技术研发人员：马青赛,朱山宝
受保护的技术使用者：苏州奥凯高分子材料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15