[发明专利]一种蒙脱土改性聚酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种结晶性能高、气体阻隔性好的蒙脱土/PET纳米复合材料及其原位制备方法。

背景技术

PET是一种综合性能优良的聚合物，广泛应用于纤维，薄膜和工程塑料。但是由于其热变形温度低，结晶速率也低，以及其尺寸稳定性差，气体阻隔性也不好等缺点，限制了其在工程塑料领域的广泛应用。

特别是自20世纪80年代初，PET逐步成为世界包装工业中用量增长最快的树脂。但PET对氧气、二氧化碳和一些有机溶剂的阻隔性一般，对于一些特殊包装物来讲远远满足不了要求；同时在加工的过程中PET结晶速率较低，增加了加工成型的周期，这就限制了PET在包装材料中的应用。为了充分利用PET的优势，又能解决结晶性和阻隔性差的问题，许多人致力于提高PET改性的研究，特别是通过无机离子的填充改性。

工业上向PET中加入的无机填料的方法是熔融共混，填入的无机填料有：玻璃纤维、滑石粉、高岭土、硅灰石等，这些方法可以在一定程度上改善PET结晶性和气体阻隔性，但是由于PET熔体共混复合能耗很高，易于降解，设备磨损大，结果不尽满意。也有研究报道了利用有机核-壳结构改性PET，得到的PET复合材料虽然有较好的机械性能，但是，复合材料的加工模具温度较高，热变形温度(HDT)有较大幅度的降低。还有报道用氟云母制备PET复合材料，制备工艺比较复杂，成本较高。

综上所述，本领域缺乏一种获得所需气体阻隔性和结晶性能的聚酯复合材料及其制备方法。

发明内容

本发明的一个目的在于获得优良气体阻隔性和结晶性能的聚酯复合材料的制备方法。

本发明的另一目的在于获得一种具有优良气体阻隔性和结晶性能的聚酯复合材料。

本发明的再一目的在于提供本发明的蒙脱土改性聚酯的用途。

在本发明的第一方面提供一种蒙脱土改性聚酯的制备方法，其包括如下步骤：(a)提供1～4重量份蒙脱土原土、50～80重量份的乙二醇在50～500重量份水中的水性混合物；(b)将步骤(a)得到的水性混合物与40～80重量份的对苯二甲酸二甲酯得到混合物；(c)步骤(b)所得混合物在160～290℃下进行聚合，得到所述蒙脱土改性聚酯。

在本发明的一个优选实施方式中，步骤(a)的水性混合物通过如下步骤得到：提供1～4重量份蒙脱土原土在50～500重量份水中的水性分散体，所述分散体加入50～80重量份的乙二醇进行混合，所得混合物除去水份得到所述水性混合物。

在本发明的一个优选实施方式中，所述步骤(a)的水性分散体中还加入0.1～0.5重量份的增容剂。

优选地所述增容剂为分子量在500～10000之间的聚乙二醇。

优选地所述分量为0.25±0.05重量份，

在本发明的一个优选实施方式中，所述步骤(b)的混合物中还加入0.05～0.15重量份的酯化催化剂。

优选地，所述酯化催化剂为0.01～0.03重量份的三氧化二锑、0.04～0.12重量份的乙酸钙。

在本发明的一个优选实施方式中，所述步骤(c)中的聚合反应包括酯交换阶段和聚合阶段，所述酯交换阶段在160～220℃下进行；所述聚合阶段在270～290℃、真空度不高于60Pa下进行。

在本发明的一个优选实施方式中，包括如下步骤：

(i)将1～4重量份的蒙脱土原土在为其50～500倍重量份数的80～100℃水中搅拌1～5小时，然后加入0.1～0.5聚乙二醇分散1～5小时，得到所述蒙脱土与聚乙二醇的水性分散体；

(ii)在步骤(i)得到的分散体与所述分量的乙二醇混合，得到水性混合物；

(iii)所述步骤(ii)得到的水性混合物除去水分，得到所述步骤(a)的混合物。

优选地，所述步骤(i)中的分散为超声分散。优选地是，超声功率40～80W之间。

优选地，所述步骤(i)中的水为沸腾的水。

优选地，所述步骤(i)中的搅拌强度为100～300r/min。

本发明的另一方面提供一种本发明的方法制得的蒙脱土改性聚酯，所述聚酯的分子量20000～25000，其中蒙脱土占所述聚酯的1～4重量％，且所述蒙脱土以10～100nm的尺寸的分散相分散于所述聚酯中。

在本发明的一个优选实施方式中，所述分散相为片层，所述片层的厚度1.5～2.0nm。

在本发明的一个优选实施方式中，所述片层的内表面的比表面积为200-800m²/g。