[发明专利]聚酯原位聚合改性用纳米复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种聚酯原位聚合改性用纳米复合材料及其制备方法，聚酯原位聚合改性用纳米复合材料主要由聚合度为3～30的聚酯预聚体以及分散在聚酯预聚体中的纳米或亚微米功能材料组成，制备方法包括三种，主要为：1)将聚合度为3～30的固态聚酯预聚体与纳米或亚微米功能材料熔融共混后冷却；2)向聚合度为3～30的聚酯预聚体熔体中加入纳米或亚微米功能材料或纳米或亚微米功能材料的二元醇分散液后进行搅拌均匀和冷却；3)在合成聚酯预聚体的反应体系酯化反应之前，向其中加入纳米或亚微米功能材料或纳米或亚微米功能材料的二元醇分散液后进行酯化反应、预缩聚反应和冷却。本发明的多种方法皆简单易行，制得的功能材料不易团聚。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，涉及一种聚酯原位聚合改性用功能材料及其制备方法，特别涉及一种聚酯原位聚合改性用纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

聚酯(PET和PBT等)树脂及其制品(纤维、薄膜和工程塑料等)是全球生产量最大、应用最广、发展速度最快的高分子产品，其中，多数聚酯是通过熔体直纺方法制备得到。熔体直纺方法具有单线产能大、成本低等优点，但该方法制得的产品存在品种单一的缺点，为克服该缺点，亟需开发聚酯产品的功能纳米材料的原位聚合改性技术和功能材料在线添加技术。

目前，通过原位聚合改性制备功能化聚酯产品的方法包括引入钛白粉制得半消光PET纤维、引入PET/SiO₂母粒制备抗静电粘连的PET膜、引入硫酸钡纳米颗粒以提高PET纤维的可纺性、玻璃化转变温度等。上述功能材料的原位引入方式多为：将商品化的固态功能材料粉体(经无机或有机包膜改性，或者引入无机或有机分散剂)在酯化反应前加入反应原料，从而制得具有相应功能的聚酯产品。但上述方法中使用的功能材料存在以下缺点：1)因纤维成形过程中采用的喷丝板孔径小和卷绕及牵伸速率大，聚合体系中的纳米颗粒需保持纳米尺寸才能满足上述要求，但市售的纳米功能材料在干燥、储存、运输等过程中会发生二次团聚，因而在引入聚酯合成体系前，往往需经聚酯工厂的二次研磨分级，而对于直接添加无须二次研磨的功能纳米材料的乙二醇浆料，则可能会因其中引入了分散剂而对聚合反应及其产品的性能产生不利影响；2)纳米功能材料的稳定性、均匀分散性和反应的均质性不佳。

因此，研究一种不易发生团聚的聚酯原位聚合改性用纳米复合材料及其制备方法具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术中存在的问题，提供一种不易发生团聚的聚酯原位聚合改性用纳米复合材料及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

聚酯原位聚合改性用纳米复合材料，主要由聚合度为3～30的聚酯预聚体以及分散在聚酯预聚体中的纳米或亚微米功能材料组成，纳米或亚微米功能材料即纳米功能材料和/或亚微米功能材料。聚酯预聚体的聚合度需控制在以上范围内，如聚合度过小，整个复合材料体系的熔点过低，聚酯预聚体作为基体在存储、运输过程的稳定性不佳；聚合度过大会导致其熔点过高，在聚酯原位聚合改性过程中，即使达到缩聚反应温度，功能材料也无法较好熔融进入反应体系。此外，聚酯预聚体的聚合度的大小也与纳米或亚微米功能材料自身特点密切相关，当纳米或亚微米功能材料为无机基纳米或亚微米功能材料时，无机基纳米或亚微米功能材料的添加对复合材料体系的物理性能(如熔点和黏度)等影响较大，通常认为无机基纳米或亚微米功能材料的加入量与复合材料体系的黏度和熔点呈正相关，因而聚合度需要控制在较低的范围内，否则体系的黏度和熔点与聚酯合成中中间体的黏度和熔点相差太大将导致功能材料不能及时释放，进而导致其无法或不能完全起到作用。