[发明专利]一种提高聚合物结晶温度和结晶速率的方法

说明书

本发明属于高分子材料技术领域，具体为一种提高聚合物结晶温度和结晶速率的方法。本发明采用海泡石作为聚合物的成核剂，通过混合，得到聚合物/海泡石复合物，从而提高聚合物的结晶温度，加快聚合物结晶。海泡石，尤其是经过活化处理后的海泡石，比表面积高，能很好地分散于聚合物体中促进聚合物结晶。本发明方法简单，操作方便，适用于工业化生产。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及提高聚合物结晶温度和结晶速率的方法。

背景技术

半结晶聚合物例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚乳酸等，其结晶行为、结晶形态、结晶尺寸直接影响制品的加工和应用性能。通过共聚、共混及添加成核剂可改善聚合物的结晶性能。共聚法主要通过在合成过程中加入共聚单体改善聚合物的结晶性能，但是这种方法操作工艺复杂，不易于工业化；共混法主要通过两种聚合物或多种聚合物混合改善聚合物的结晶性能，但是该种方法不易找到合适的增容剂；因此，聚合物加工过程中添加成核剂，是工业上改善聚合物结晶最为有效的方法。

成核剂改善半结晶聚合物的结晶性能是通过异相成核方式实现。不同类型的成核剂诱导半结晶聚合物结晶机理略有不同。以聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）为例，常用的成核剂从化学结构上可分为：无机类、有机类、高分子类，其中有机类成核剂多为羧酸盐，其成核机理为化学成核，即羧酸盐在加工过程中与PET发生反应，其产物形成PET结晶的成核点，从而促进PET结晶（Nature, 1983, 304，432-434）；高分子类成核剂多为离聚物，如DuPont公司开发的乙烯-甲基丙稀酸共聚物的羧酸盐、Allied-Signal公司开发的乙烯-丙烯酸共聚物的羧酸盐都是PET有效的成核剂，其离子簇形成PET结晶的成核点，从而促进PET结晶（Macromol .Chem . Phys, 2000, 201, 1894-1900）；此外，也有将常见的无机物如滑石粉、TiO₂、SiO₂作为PET的成核剂的报道，其成核机理为吸附生长结晶（Macromolecules,2003, 36, 4452-4456）。

海泡石是一种层链结构纤维状含镁硅酸盐粘土矿物，广泛应用于吸附剂、脱色剂、净化剂、除臭剂、催化剂载体、功能填料等领域。在海泡石的结构单元中，硅氧四面体和镁氧八面体相互交替，具有层状和链状的过渡型结构特征。海泡石的纤维状晶体结构中有许多与纤维延长方向一致的管状贯穿通道，使得海泡石比表面积大，孔隙率高，具有良好的吸附性，而且经过活化处理的海泡石比表面积、与聚合物相容性可进一步提高。此外，海泡石的热稳定性好，在400℃下结构稳定，耐高温性能可达1500～1700℃。因此，海泡石加入到聚合物中，能够有效吸附聚合物分子形成结晶点，起到成核剂效果。

发明内容

本发明目的是提供一种简单方便、效果良好的提高聚合物结晶温度和结晶速率的方法。

本发明提供的提高聚合物结晶温度和结晶速率的方法，是采用海泡石作为聚合物的成核剂，通过混合，得到聚合物/海泡石复合物。实验表明，聚合物/海泡石复合物与纯聚合物相比，结晶速率明显加快，结晶温度显著提高。

本发明中，所述的聚合物包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乳酸、聚丙烯、聚乙烯，优选聚对苯二甲酸乙二醇酯。

本发明中，所述的聚合物与成核剂混合方式包括熔融共混、溶液浇铸或原位聚合。

本发明中，所述的海泡石，包括未活化海泡石、酸活化的海泡石、水热处理活化的海泡石、表面改性活化的海泡石。

本发明中，所述酸活化海泡石，所用的酸包括HCl、H₂SO₄或HNO₃。例如：利用HCl提高海泡石孔径和孔隙率，强化海泡石吸附功能。改性的原理主要是利用酸溶出海泡石中的镁离子，层间和孔道里的碳酸盐杂质。