[发明专利]一种羟基富勒烯改性PET材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及PET材料技术领域，具体涉及一种羟基富勒烯改性PET材料的制备方法，由该方法制备出的羟基富勒烯改性PET材料，可以应用于制备具有特殊光学性质的PET薄膜、PET纤维或各种PET制品等领域。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二酯（PET）属于高分子化合物，由对苯二甲酸（PTA）和乙二醇（EG）经过缩聚产生聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），其中的部分PET再通过水下切粒而最终生成。

PET化学结构式如下：

PET具有有益的综合性能和相对低廉的价格，因此其在纤维、薄膜以及制品等领域有着广泛的用途。纤维级聚酯切片用于制造涤纶短纤维和涤纶长丝，是供给涤纶纤维企业加工纤维及相关产品的原料，涤纶作为化纤中产量最大的品种，占据着化纤行业近80%的市场份额。同时聚酯还有瓶类、薄膜等用途，广泛应用于包装业、电子电器、医疗卫生、建筑、汽车等领域，其中包装是聚酯最大的非纤应用市场，同时也是PET增长最快的领域。

富勒烯（C60）是一种由60个碳原子构成的分子，它形似足球，因此又名足球烯。富勒烯化学结构式如下：

富勒烯是单纯由碳原子结合形成的稳定分子，它具有60个顶点和32个面，其中12个为正五边形，20个为正六边形。其相对分子质量约为720。处于顶点的碳原子与相邻顶点的碳原子各用近似于sp2杂化轨道重叠形成σ键，每个碳原子的三个σ键分别为一个五边形的边和两个六边形的边。碳原子杂化轨道理论计算值为sp2.28，每个碳原子的三个σ键不是共平面的，键角约为108°或120°，因此整个分子为球状。每个碳原子用剩下的一个p轨道互相重叠形成一个含60个π电子的闭壳层电子结构，因此在近似球形的笼内和笼外都围绕着π电子云。分子轨道计算表明，足球烯具有较大的离域能。富勒烯具有金属光泽，有许多优异性能，如超导、强磁性、耐高压、抗化学腐蚀、在光、电、磁等领域有潜在的应用前景。

可见，富勒烯改性PET材料可以获得传统PET材料无法具备的一系列电、磁以及特殊的非线性光学性能。但是，普通富勒烯由于其表面无官能团，容易自聚集，从而很难与PET进行复合。因此，开发新型富勒烯改性PET材料具有巨大的实用价值和广泛的市场前景。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种羟基富勒烯改性PET材料的制备方法，该工艺方法简单快捷，与现有成产工艺设备兼容性好。所制备的羟基富勒烯改性PET材料，可以应用于制备新型PET薄膜、PET纤维或各种PET制品等领域。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种改性PET材料的制备方法，将羟基富勒烯与PET粒料加入到反应器中，控温260~290℃，搅拌反应，成型，得到氨基富勒烯改性PET材料。

所述的羟基富勒烯，结构通式如下：

  

式中，羟基富勒烯的R基团选自羟基（-OH）、羟基甲基（-CH₂OH）、羟基（乙基-CH₂CH₂OH）、羟乙基胺基（-NHCH₂CH₂OH）。羟基富勒烯的含羟基官能团的取代个数n=1~7。

所述的羟基富勒烯，可以为上述通式中的一种或几种的任意比例混合。

所述的PET分子量为5000-50000。

所述的反应器为密炼机或共混挤出机。

所述的成型，工艺为挤出切片、挤出拉丝、双向拉伸成薄膜或吹塑。

所述的羟基富勒烯与PET原料的质量比为0.0001~1.0：1。

所述的搅拌反应，时间为0.1~72h。

本发明为改善富勒烯与PET相容性，达到富勒烯均匀分散在PET材料中的目的，使用表面带有含羟基官能团的富勒烯与PET分子链产生相互作用，其羟基可以与聚酯发生氢键作用从而有助于富勒烯在PET材料中的分散。并且，在高温密炼条件下，羟基可以部分与聚酯键酯交换生新的聚酯键，从而使富勒烯与PET通过化学键链接，进一步改善富勒烯在PET材料中的相容性，最终制备出富勒烯在PET中均匀分散的富勒烯改性PET材料。

有益效果：与现有的技术相比，本发明的优点包括：该工艺方法简单快捷，与现有成产工艺设备兼容性好。所制备的羟基富勒烯改性PET材料，可以应用于制备新型PET薄膜、PET纤维或各种PET制品等领域。

附图说明