[发明专利]一种PET自身增核结晶的热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工制造领域，特别是指一种PET（聚对苯二甲酸乙二酯）自身增核结晶的热处理方法。

背景技术

PET(Polyethylene terephthalate)，即聚对苯二甲酸乙二酯，是一种常见的塑料，因其具有良好的成膜性与成性、光学性能与耐候性、耐耗摩擦性与尺寸稳定性以及电绝缘性等诸多性质，而被广泛应用于各个领域中.

由于近年来增塑剂引发一些对人体的健康问题，社会要求减少聚合物中增塑剂成核剂的使用，国家也出台了一些相关的严格控制增塑剂使用的条例。但是增塑剂的使用减少，聚合物的结晶度的下降和结晶周期的增长成为了工业上的问题。不添加增塑剂会使部分难结晶、结晶速度慢和结晶度较低的聚合物尤其受影响，因此，市场亟需一种不添加增塑剂并能够提高聚合物结晶度的方法。

发明内容

本发明提出一种PET自身增核结晶的热处理方法，能够改善PET的热性质并加快其结晶速度。

本发明的技术方案是这样实现的：一种PET自身增核结晶的热处理方法，包括：对PET进行加热熔化、淬火冷却、预恒温结晶、退火加热、部分晶区重熔化、二次淬火冷却和二次恒温结晶的热处理工艺。

进一步，包括以下步骤：

（1）将PET靶粒在110℃进行干燥1-3小时；

（2）将干燥后的PET加热到275℃，并维持2min，从而保证PET被完全熔化；

（3）将PET淬火冷却至预恒温结晶温度，并维持20-50min进行预结晶；

（4）预结晶后，进行升温，至250-252℃，并维持1-4min进行重熔化，在预结晶阶段的微小球晶会被熔化，存留较大的球晶；

（5）完成重熔化后再次把PET淬火至恒温结晶温度228-248℃，并维持20-1000min进行二次恒温结晶。

进一步，所述预恒温结晶温度为228-234℃，预恒温结晶温度区间选定，是通过热量差示扫描法（DSC）来测试淬火冷却后在这温度区间进行恒温结晶时其首要结晶阶段的半周期在10-25min，这样的时间周期和结晶温度有利于热处理操作，获得适度大小的球晶和适度的晶区厚度。低于228℃首要结晶的速度过快，半周期很短，不利于操作控制，而且球晶很小，晶区厚度很薄，不利于部分晶区重熔化的操作。高于234℃首要结晶的速度慢，半周期长，该预结晶阶段操作过程需要1小时以上，时间耗费多，球晶数量少，体积大，晶区厚度较厚，部分晶区重熔化所需要的温度较高，能耗大。

步骤（2）、（4）中，PET以50℃/min的升温速度加热升温至设定温度，升温速度的选取，是考虑到加热温控设备、加热时间、热量滞后的经验折中选择，所以，根据实际的操作需求，设备等的情况，也可以采用不同的升温速度，比如：

i.要求严控升温准确率的可以选择5-10℃/min，考虑升温到275℃，需要25-50min，时间较长，对工艺应用不合适；ii.要求快速升温的可以选择100℃/min，只需要2.5min，但是升温控制器功率各方面要求高。因为一般的温控设备有热量的滞后问题，在这种短时间快速加热的情况下，会把材料加热到目标温度的105%-110%然后再冷却回到目标温度。

进一步，步骤（3）、（5）中，淬火冷却采用非接触式气冷或者水冷的方式。

进一步，步骤（5）中，所述恒温结晶温度为236-244℃。

本发明的有益效果在于：在正常情况下，PET由熔融状态淬火至228-244℃进行恒温结晶，其首要结晶的半周期在10-500min，结晶度约为30%，通过本发明的所述PET自身增核结晶热处理方法后，要获得相同的结晶度的这一半周期下降了10-50%，缩短了进行结晶的时间；PET由熔融状态淬火至244℃进行恒温结晶，1000min仅能获得约32%的结晶度，熔点为268℃，而通过本发明的所述PET自身增核结晶热处理方法，同样的温度和时间，可以获得约46%的结晶度，熔点为274℃，即提高了结晶度以及具有更高的热性能；如果要在同样温度获得32%的结晶度，仅需要300min（其中包括预结晶50min和二次恒温结晶240min，其他热处理阶段时间10min），该数据是通过傅里叶红外吸收光谱（FTIR）和热量差示扫描法（DSC）来检测的。

因此，通过本发明的所述PET自身增核结晶的热处理方法对PET等高分子材料进行处理，达到获得高结晶度，高热性能，高结晶速度，结晶半周期短的高性能高分子材料。

附图说明