[发明专利]一种PET磺酸盐离聚物成核剂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于精细化工领域，具体涉及一种PET磺酸盐离聚物成核剂及其制备方法与应用。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二酯（PET）是一种性能优良的热塑性塑料，作为工程塑料使用具有很多优点，长期安全使用温度可达120℃，在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，如其耐疲劳性、耐摩擦性、耐老化性优异以及电绝缘性突出，对大多数有机溶剂和无机酸稳定，因此PET广泛已应用于汽车、电机、电子、家用电器及机械等行业。然而，由于PET大分子链上有-C-O-基，使其对称性下降，以及主链上的苯环，使分子链的刚性增大，对链段运动起了一定的阻碍作用，影响了分子链段扩散的速度，在注塑加工时结晶速度缓慢，模温高（130℃）、生产周期长，限制了PET在工程塑料领域的应用。

目前，提高PET结晶速率的方法主要有三种：共混、共聚以及添加成核剂。尽管通过共聚和共混能够提高PET的结晶性能，但是过程较为复杂；为了有效地加快PET的结晶速率，提高材料的加工性能，通常在聚合物熔体中添加成核剂。

成核剂种类主要有三大类：无机类成核剂、有机类成核剂和高分子成核剂。无机类成核剂简单易得，成本低廉，但此类成核剂属于异相成核剂，分散性差，成核效果一般；有机类成核剂与PET相容性高，成核效果较好，包括一元酸钠盐、钾盐；成核效果最好的是高分子类成核剂，包括聚酯寡聚物与离子聚合物等。

现有离聚物成核剂（即离子聚合物成核剂）一般含有羧酸盐基团，例如美国杜邦公司生产的乙烯/甲基丙烯酸沙林热塑性树脂（Surlyn）和Honeywell公司的聚乙烯蜡类AClyn型离聚物，此类成核剂的加入往往在高温下与PET发生化学反应，产生PET-COONa等离子聚合物，提高PET的结晶速率，缩短加工时间，目前商品化的PET成核剂大多为三大公司专利垄断，其他新型高效的成核剂亟待开发。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种PET磺酸盐离聚物成核剂。

本发明的再一目的在于提供上述PET磺酸盐离聚物成核剂的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述PET磺酸盐离聚物成核剂的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种PET磺酸盐离聚物成核剂，具有如下式（Ⅰ）所示结构通式：

（Ⅰ）其中，式（Ⅰ）中，m为100～200的自然数；（x+y）/m=0.2～2，x/y=0.02～0.1；M为金属离子，优选为钠离子、钾离子或锌离子中的一种。

所述的PET磺酸盐离聚物成核剂的制备方法，包括以下具体步骤：

（1）聚丙烯蜡接枝物（PPw-g-S）的制备

在惰性气体保护和持续搅拌条件下，将聚丙烯蜡以及溶剂加入反应器中，将反应器内升温至80～90℃，使聚丙烯蜡充分溶解于溶剂中，得到溶液1，其中，聚丙烯蜡与溶剂的质量体积比为1～2：10（g/ml）；

将引发剂、苯乙烯和溶剂按一定比例混合均匀，得到溶液2，其中，所述的引发剂与苯乙烯按质量体积比为0.01～0.5：1（g/ml）配比，所述的苯乙烯与溶剂按体积比为0.1～2：1（ml/ml）配比；

将反应器升温至90～100℃，将溶液2滴加到溶液1中，滴加完后恒温搅拌3～4h，将反应产物静置12～24h后倾去溶剂，再加入沉淀剂进行沉淀，倾去沉淀剂得到沉淀物，将在经过滤后的沉淀物于65℃下鼓风干燥8～12h，经抽提去除苯乙烯均聚物，然后，于65℃恒温烘干至恒重，得到聚丙烯蜡接枝物；

（2）乙酰硫酸酯（AS）的制备

将乙酸酐和1，2-二氯乙烷按体积比为2～5：10混合后搅拌均匀，混合液置于冷水浴的条件下继续滴加浓硫酸，得到乙酰硫酸酯溶液，其中，所述的浓硫酸与乙酸酐按体积比为1～3：8；

（3）磺酸离聚物（SPPw-g-S）的制备

在50～60℃、搅拌条件下，将步骤（1）制得的聚丙烯蜡接枝物加入到1，2-二氯乙烷中，继续滴加步骤（2）制得的乙酰硫酸酯溶液，乙酰硫酸酯溶液滴加完毕并继续反应2～3h后得到反应液，其中，所述的聚丙烯蜡接枝物与1，2-二氯乙烷按质量体积比为1～2：20（g/ml），所述的聚丙烯蜡接枝物与乙酰硫酸酯溶液按质量体积比为1～2：2（g/ml）配比；

往反应液中加乙醇终止反应，再加水静置使之分层，用分液法分离水层与溶液层，再用旋蒸除去溶液层中的乙醇，经过滤洗涤至中性，再于65℃下干燥至恒重，所得干燥物为磺酸离聚物；

（4）PET磺酸盐离聚物成核剂的制备