[发明专利]快速结晶的聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料及其制备技术领域，具体涉及一种利用成核剂和结晶促进剂协同促进聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)快速结晶的方法及相应的快速结晶的PET复合材料。 

背景技术

自PET于1941年问世，在1953年由Dupont公司最早实现工业化，PET虽因其在较宽的温度范围内能够保持优良的物理性能和力学性能，且耐疲劳性、耐摩擦性、耐老化性优异、电绝缘性突出，对大多数有机溶剂和无机酸稳定，以及生产能耗低，加工性良好著称而主要用作纤维、片材和饮料瓶，但当PET作为工程塑料使用时却存在：玻璃化温度高，成核能力差，结晶速率慢等问题，尤其是与其它结晶聚合物如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)相比，PET的结晶速率更显得非常低。如PE的最大球晶生长速率为5000μm/min，而PET的仅为10μm/min。加之PET的结晶温度高，使其注塑模温需达到120～140℃，故而经济性差，使PET作为工程塑料的应用发展缓慢。 

解决PET工程化的关键问题是要改善其结晶能力，为此国内外学者做了大量的研究开发工作，例如专利US.Pat.No.4272475公开了一种在PET注射成型中能够控制汽缸温度，喷嘴温度，注射温度以及注射时间的方法来获得具有较好的力学性能和统一的质量的产品，但当所用PET的分子量太低时，却不能应用于工程塑料领域，而使用高分子量的PET又因其结晶温度较高，所需模具温度较高，在注射成型时需要油浴体系配合，这又要增加成本及操作的危险性。为了提高PET的结晶速率，人们虽研究出了比较有效的有机成核剂，但多为芳香族的一元羧酸钠盐。如US.Pat.No.4451606报道了一种PET的有机成核剂——聚亚烷基对苯二甲酸盐和芳香族磺酸盐的共聚物，这种有机成核剂可与PET共溶而均匀分散，虽然其成核效果较好，可使半结晶时间缩短50％，但这种有机成核剂不仅会在PET的加工过程中因降解而失去成核能力，同时还会造成PET分子链的局部断链，而且成本也较高。为了避免有机成核剂带来的问题，无机粒子开始作为PET的成核剂被广泛 采用。如US.Pat.No.5886088报道了PET相关的无机成核剂，包括滑石，云母，硅灰石，粘土，高岭土，硅藻土，膨润土，蒙脱土，水滑石，碳酸钙，三氧化钛，钛酸钾，石棉，氧化钡等。无机成核剂不仅价格低廉，而且耐化学腐蚀，加工稳定性好，但无机成核剂相对有机成核剂来说其成核效率较差，熔融结晶温度最高只能提高10℃；同时在注射成型中，因模具温度通常都希望设置在冷结晶温度附近来保证制品具有较高的结晶度，且较低的模具温度可缩短成型周期，降低生产成本，而使用无机粒子作为成核剂虽也可在一定程度上降低冷结晶温度，但由于只加成核剂时对降低冷结晶温度的效果不明显，模具温度的设置就不能较低来既保证制品具有较高的结晶度，又缩短成型周期，降低生产成本。 

发明内容

本发明的目的是针对现有PET成核剂存在的不足，提供一种以膨胀石墨作为成核剂，聚乙二醇作为结晶促进剂，协同提高PET的结晶性能，可大幅度降低冷结晶温度，获得能够快速结晶的PET复合材料。 

本发明的另一目的是提供一种制备快速结晶的PET复合材料的方法 

本发明提供的快速结晶的聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料，其特征在于该复合材料是由90-98.5wt％的聚对苯二甲酸乙二醇酯、0.3-5wt％的膨胀石墨、1-5％的聚乙二醇经熔融共混而成，其熔融结晶温度215-221℃，玻璃化转变温度50-65℃，冷结晶温度90-108℃。 

本发明提供的制备上述快速结晶的聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料的方法，该方法的工艺步骤和条件如下： 

1)将聚对苯二甲酸乙二醇酯粒料90-98.5wt％与膨胀石墨0.3-5wt％放入高速搅拌混合机中，在15000-18000rpm的高速剪切作用下混合4-6min； 

2)先将第1)步制得的混合料与聚乙二醇1-5wt％预混，然后再将预混料于265-280℃熔融共混6-8min即得聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料。 

上述方法中膨胀石墨的加入量优选0.5-5wt％，聚乙二醇的加入量优选3-5wt，且对应制备的复合材料的熔融结晶温度为218-221℃，玻璃化转变温度55-65℃，冷结晶温度90-101℃。 

上述方法中使用的聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘数[η]为0.80～0.90。 

上述方法中使用的聚乙二醇的数均分子量为1000-2000。