[发明专利]聚对苯二甲酸乙二醇酯的成核剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于高分子材料技术领域，具体为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的成核剂及其制备方法和应用。本发明以丙烯酸和马来酸酐的共聚物为原料，经过盐化以及提纯制得马来酸‑丙烯酸的离聚物。该马来酸‑丙烯酸的离聚物可作为PET的成核剂，通过熔融共混，得到PET/离聚物复合物，从而提高PET的结晶温度和结晶速率。该成核剂制备方法简单，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，具体涉及适用于聚对苯二甲酸乙二醇酯的成核剂及其制备方法和应用。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是应用非常广泛的热塑性塑料，其冲击强度高、耐摩擦、刚性高、硬度大、尺寸稳定、电绝缘性能好，不溶于绝大多数有机溶剂和无机酸。PET可分为非工程塑料级和工程塑料级。非工程塑料级主要用于纤维、饮料瓶、片材等，工程塑料级主要用于汽车、电子电器、机械工业等。然而，由于PET分子主链上的苯环导致其分子链刚性，以及分子链上的C=O基团降低了分子链的对称性，使得分子链段运动变慢，从而导致PET的结晶温度升高，结晶速率降低。因此PET在注塑成型时加工困难、模具温度高、生成周期长，限制了其在工程塑料领域的应用。因此，提高结晶速率成为PET工程化改性的关键技术之一。

在PET的成型加工过程中添加成核剂，是一种有效改善PET结晶的方法。PET常用的成核剂从化学结构上可分为：无机类、有机类及高分子类，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）。

发明内容

本发明目的是提供一种能够提高聚对苯二甲酸乙二醇酯结晶速率的成核剂及其制备方法和应用。

本发明提供的能够提高聚对苯二甲酸乙二醇酯结晶速率的成核剂，是一种马来酸-丙烯酸离聚物，其结构通式如下式所示：

通式（1）

式中，M表示为Na+，K+，Ba+，Ca+等常见碱性阳离子，n的取值范围为25~500。

本发明还提供上述成核剂的制备方法，具体步骤如下：

（1）马来酸-丙烯酸共聚物的合成

将马来酸酐单体、丙烯酸单体、引发剂和溶剂混合均匀，在氮气氛围中，在70～90℃加热反应6～8小时，然后将反应产物在沉淀剂溶液中析出，提纯，真空干燥，得到马来酸-丙烯酸共聚物；其中，马来酸酐和丙烯酸的加料比例按重量计为1:1～1:5（1:（1～5）），马来酸酐和引发剂的加料比例按重量计为200: 1～1000 : 1（（200～1000）: 1）；

（2）马来酸-丙烯酸离聚物的制备

将干燥后的马来酸-丙烯酸共聚物在水中溶解，然后往溶液中滴加碱的饱和水溶液，生成离聚物，并从溶液中析出；真空抽滤，得到离聚物固体；将得到的离聚物固体提纯，真空干燥，最终得到纯净的马来酸-丙烯酸离聚物。

本发明中，所述溶剂为水等；引发剂为过硫酸盐；碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡或氢氧化钙等；沉淀剂溶液为丙酮和乙酸乙酯的混合溶液。

本发明中，所述马来酸-丙烯酸共聚物的相对分子量为5000～100000之间。