[发明专利]一种新型的PET复合材料及其制造方法

说明书

本发明涉及一种能快速结晶、有优良力学性能、耐热性和尺寸稳定性好的增强PET复合材料。特别涉及PET与层状硅酸盐的复合材料及其制备方法。

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种广泛应用于纤维、薄膜和工程塑料的高分子材料。但是，由于PET从熔融态结晶化速度慢，热变形温度低，限制了它在某些方面的应用。

为了提高PET的结晶化速度，添加有机或无机成核剂的方法已有很多报道。但是，由于无机成核剂的成核效率差，而有机成核剂的热滞留稳定性差的缺点。人们正不断寻求提高PET结晶速度的新方法。日本特开平8-199048报道了通过对氟化云母层状硅酸盐矿物进行插层处理后，与PET和带有环氧基的聚烯烃熔融共混的方法制备结晶速度快、热滞留稳定性好的PET树脂组成物的方法。但是，这个方法增加了熔融加工次数，它不仅增加了加工成本，而且不可避免的造成PET的热降解。影响材料的最终性能。特开平8-120071报道了在制备PET的过程中，在缩聚的初期阶段，加入氟化云母矿物和质子酸的方法制备机械强度、韧性、耐热性和尺寸稳定性优良的PET树脂组成物的方法。虽然此方法达到了无机物的均匀分散，改善了PET的力学性能和热性能。但是，无机物和PET之间没有化学键结合。因此，当硅酸盐矿物含量较高时，就会损坏其某些力学性能。

本发明的目的是提供一种新的PET复合材料。该复合材料含有：

      PTA或DMT                             100(重量份)

      EG                                   43-77(重量份)

      层状硅酸盐                           0.005-15(重量份)

      含卤硅烷封端剂                       0.00005-1.5(重量份)

      有机鎓离子交换剂                     0.001-1.0(重量份)

      其它添加剂                           0-5.0(重量份)

其中层状硅酸盐矿物在PET中的最可几分散尺寸是30-50nm，层状硅酸盐和PET分子间以静电结合。

本发明的PET复合材料，可从对苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)、或从对苯二甲酸二甲酯(DMT)和乙二醇(EG)开始制备。

在本发明的PET复合材料中，所采用的层状硅酸盐矿物可以是Li-蒙脱土、或K-蒙脱土、或Na-蒙脱土、或Ca-蒙脱土。其粒径可全部通过300目网筛，非蒙脱土杂质含量＜10％。它们都具有可膨润性，并且层间有可交换的阳离子Li⁺、K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等。其阳离子交换容量(CEC)应在30-180meq/100g，交换容量在50-150meq/100g比较好，最好是在70-120meq/100g。从降低生产成本的角度考虑，最大的阳离子交换容量控制在120meq/100g。交换容量低于30meq/100g，PET与硅酸盐层的结合力就弱，导致复合材料的力学性能不理想。

在本发明的复合材料中，蒙脱土的含量为0.005-15份(重量份)。蒙脱土含量低于0.005份，增强作用不足，而且成核效果也不明显。含量高于15份时，材料的韧性有较大下降。蒙脱土的含量在0.5-10份比较好。用途不同，蒙脱土的含量也不一样。作工程塑料用的复合材料，蒙脱土的含量为1-10份；作纤维材料用则为0.1-3份；作薄膜用为0.005-2份。

在本发明的复合材料中，所用的蒙脱土为含水矿物。它的结构为两片顶角朝里的Si-O四面体，中间夹一片Al-(O，OH)八面体组成的单位晶胞。晶胞呈平行迭置。其八面体可以看做氢氧铝石〔Al₂(OH)₆〕层，其中的(OH)每三个有二个被Si-O组成的假六方网络顶点的氧所代替，四面体与八面体靠共用氧原子连接。晶胞中有Al-OH存在。它容易引起蒙脱土凝聚，而形成较大颗粒。造成复合材料性能下降和无法进行纺丝。所以，必须对Al-OH封端处理，即经粉碎至300目以上的蒙脱土，充分干燥后，用含卤硅烷：选自-氯三甲基硅烷、或二氯二甲基硅烷、或甲基三氯硅烷混合处理。含卤硅烷的加入量为蒙脱土用量的1-10％，2-8％较好，3-6％最好。