一種高強、高模聚酯的合成方法與流程
2023-05-01 08:41:46
本發明屬於聚酯合成改性技術領域，具體地說涉及一種高強、高模聚酯的合成方法。
背景技術：
聚酯(PET)屬於高分子化合物，主要指對苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)經過縮聚製成的聚對苯二甲酸乙二醇酯，具有優異的綜合性能，被廣泛應用在合成纖維、瓶片、薄膜方面，在產業領域中的用途也越來越廣泛，但由於結晶速率很慢、玻璃化轉變溫度高、尤其是後加工成型過程中，成型周期長，結晶性能差，導致產品成型收縮率大，尺寸穩定性差，較難賦予聚酯材料高強高模的特性，限制了在產業領域中的應用，所以如何提高聚酯材料的強度和模量，改善力學性能，一直是研究者研發的熱點。
為增強聚酯的力學性能，開發高強高模的聚酯產品，一般採用玻纖增強或添加共聚組分的方法來改善聚酯材料的結晶性，使其具備高強高模的特性。碳酸鈣晶須用於改性塑料、橡膠、纖維等熱塑性材料表現出顯著的增強、增韌作用。還可以改善產品的彎曲強度、尺寸穩定性、熱穩定性、抗老化性能；還可提升加工性能及製品的表面光潔度。
雲母粉是一種非金屬礦物，含有多種成分，其中主要有SiO2，含量一般在49％左右，Al2O3含量在30％左右。在橡膠、塑料等高分子材料中有著廣泛應用，含有超細雲母粉的聚酯材料強度高，形變小，聚酯熔體的加工流動性好。
矽灰石具有良好的耐磨性、較高的折光率以及較高的白度等物理化學性能，被廣泛應用於陶瓷、油漆、塗料、塑料、橡膠、化工、造紙以及作為石棉代用品等，它作為聚酯填料，可以提高衝擊強度，增強流動性，改善抗拉強度、衝擊強度，提高白度和不透明度等。
氫氧化鎂晶須是以單晶形式生長而成的具有一定長徑比一種纖維材料，具有強度高等功能，因其長度為高分子材料大分子鏈長度的幾倍到幾十倍，少量加入到高分子材料中，能起到增強、增韌的效果。
1、3-丙二醇(PDO)通過增加聚酯分子鏈中亞甲基螺旋式排列方式，降低晶格堆積密度，而1、4-丁二醇(BDO)可提升結晶速率，改善結晶性能。
技術實現要素：
本發明的目的在於克服現有技術存在的不足，而提供一種高強、高模聚酯的合成方法。
本發明提供的一種高強、高模聚酯的合成方法，它採用如下步驟：
A)按質量份數，將2-3份表徵參數直徑為0.5-3um、長度為5-20um的有機化碳酸鈣晶須，2-3份有機化硫酸鋇納米粉體，1-2份800目雲母粉，0.2-0.5份鍺酸鈉，0.4-1.2份月桂胺，5-10份對羥基苯甲酸，60-70份乙二醇，8-10份1,3-丙二醇，8-10份1,4-丁二醇混合，在70℃攪拌球磨機密閉研磨反應2-4小時，得到一種高強、高模複合醇溶液，70℃保溫待用；
B)按質量份數，將0.5-1份長徑比為14-16:0.5-1.5有機化矽灰石納米針狀纖維，0.5-1份表徵參數直徑為0.2-5um、長度10-25um的有機化氫氧化鎂晶須，0.5-0.9份高溫抗氧劑1098，0.2-0.4份乙二醇銻，0.1-0.3份質子化劑磷酸，0.2-0.8份乙醇胺，5-10份分子量為15000的聚乙二醇PEG，5-10份1,3-丙二醇混合，在70℃條件下密閉攪拌球磨機研磨反應1-2小時，得到一種高強、高模複合促進劑，70℃真空脫水至含水量小於1％時保溫待用；
C)按質量份數，將2-4份步驟A)獲得的高強、高模複合醇溶液與6-8份乙二醇混合，再與15-18份對苯二甲酸組分進行配比，並共混打漿，加熱至70℃真空脫水，當含水量小於1％時加入到聚合裝置，在溫度250℃、壓力0.15MPa下進行酯化反應2小時，在常壓酯化-縮聚階段，連續加入1-2份由步驟B)製備的高強、高模複合促進劑，並升溫至270℃反應50分鐘，然後抽真空，在溫度283℃、絕對壓力100Pa下進行縮聚反應，製得一種高強、高模聚酯。
本發明提供的一種高強、高模聚酯的合成方法，它採用如下步驟：
A)按質量份數，將2.5表徵參數直徑為1.75um、長度為17.5um有機化碳酸鈣晶須，2.5份有機化硫酸鋇納米粉體，1.5份800目雲母粉，0.3份鍺酸鈉，0.8份月桂胺，7份對羥基苯甲酸，65份乙二醇，9份1,3-丙二醇，9份1,4-丁二醇混合，在70℃攪拌球磨機密閉研磨反應3小時，得到一種高強、高模複合醇溶液，70℃保溫待用；
B)按質量份數，將0.7份長徑比為15:1的有機化矽灰石納米針狀纖維，0.7份表徵參數直徑為2.6um、長度17.5um的有機化氫氧化鎂晶須，0.7份高溫抗氧劑1098，0.3份乙二醇銻，0.2份質子化劑磷酸，0.5份乙醇胺，7份分子量為15000的聚乙二醇PEG，7份1,3-丙二醇混合，在70℃條件下密閉攪拌球磨機研磨反應1.5小時，得到一種高強、高模複合促進劑，70℃真空脫水至含水量小於1％時保溫待用；
C)按質量份數，將3份步驟A)獲得的高強、高模複合醇溶液與7份乙二醇混合，再與16份對苯二甲酸組分進行配比，並共混打漿，加熱至70℃真空脫水，當含水量小於1％時加入到聚合裝置，在溫度250℃、壓力0.15MPa下進行酯化反應2小時，在常壓酯化-縮聚階段，連續加入1.5份由步驟B)製備的高強、高模複合促進劑，並升溫至270℃反應50分鐘，然後抽真空，在溫度283℃、絕對壓力100Pa下進行縮聚反應，製得一種高強、高模聚酯。
與現有技術相比，本發明的有益效果主要體現在：通過有機化碳酸鈣晶須、有機化矽灰石納米狀纖維、有機化氫氧化鎂晶須等改性組分的添加，使聚酯材料產生增韌增強的效果；丙二醇、丁二醇增強聚酯分子鏈的柔順性和運動能力，賦予產品較高的結晶度及較好的加工定型性，產品具有較高的強度和模量；通過球磨工藝混合研磨改性組分，然後參與共聚合反應，改性劑無團聚現象，其分散均勻；通過本發明方法合成的聚酯具有高強高模的、且抗衝擊性優良，能滿足其在工業領域作為結構材料的使用要求，具備非常好的市場前景。
具體實施方式
下面對本發明的實施例作進一步的說明。以下實施例僅對本申請進行進一步說明，不應理解為對本申請的限制。
本發明所述的一種高強、高模聚酯的合成方法，採用如下步驟：
A)按質量份數，將2-3份表徵參數直徑為0.5-3um、長度為5-20um的有機化碳酸鈣晶須，2-3份有機化硫酸鋇納米粉體，1-2份800目雲母粉，0.2-0.5份鍺酸鈉，0.4-1.2份月桂胺，5-10份對羥基苯甲酸，60-70份乙二醇，8-10份1,3-丙二醇，8-10份1,4-丁二醇混合，在70℃攪拌球磨機密閉研磨反應2-4小時，得到一種高強、高模複合醇溶液，70℃保溫待用；
B)按質量份數，將0.5-1份長徑比為14-16:0.5-1.5有機化矽灰石納米針狀纖維，0.5-1份表徵參數直徑為0.2-5um、長度10-25um的有機化氫氧化鎂晶須，0.5-0.9份高溫抗氧劑1098，0.2-0.4份乙二醇銻，0.1-0.3份質子化劑磷酸，0.2-0.8份乙醇胺，5-10份分子量為15000的聚乙二醇PEG，5-10份1,3-丙二醇混合，在70℃條件下密閉攪拌球磨機研磨反應1-2小時，得到一種高強、高模複合促進劑，70℃真空脫水至含水量小於1％時保溫待用；
C)按質量份數，將2-4份步驟A)獲得的高強、高模複合醇溶液與6-8份乙二醇混合，再與15-18份對苯二甲酸組分進行配比，並共混打漿，加熱至70℃真空脫水，當含水量小於1％時加入到聚合裝置，在溫度250℃、壓力0.15MPa下進行酯化反應2小時，在常壓酯化-縮聚階段，連續加入1-2份由步驟B)製備的高強、高模複合促進劑，並升溫至270℃反應50分鐘，然後抽真空，在溫度283℃、絕對壓力100Pa下進行縮聚反應，製得一種高強、高模聚酯。
實施例1：一種高強、高模聚酯的合成方法，採用如下步驟：
A)按質量份數，將2份表徵參數直徑為0.5um、長度為5um的有機化碳酸鈣晶須，2份有機化硫酸鋇納米粉體，1份800目雲母粉，0.2份鍺酸鈉，0.4份月桂胺，5份對羥基苯甲酸，60份乙二醇，8份1,3-丙二醇，8份1,4-丁二醇混合，在70℃攪拌球磨機密閉研磨反應2小時，得到一種高強、高模複合醇溶液，70℃保溫待用；
B)按質量份數，將0.5份長徑比為14:0.5有機化矽灰石納米針狀纖維，0.5份表徵參數直徑為0.2um、長度10um的有機化氫氧化鎂晶須，0.5份高溫抗氧劑1098，0.2份乙二醇銻，0.1份質子化劑磷酸，0.2份乙醇胺，5份分子量為15000的聚乙二醇PEG，5份1,3-丙二醇混合，在70℃條件下密閉攪拌球磨機研磨反應1小時，得到一種高強、高模複合促進劑，70℃真空脫水至含水量小於1％時保溫待用；
C)按質量份數，將2份步驟A)獲得的高強、高模複合醇溶液與6份乙二醇混合，再與15份對苯二甲酸組分進行配比，並共混打漿，加熱至70℃真空脫水，當含水量小於1％時加入到聚合裝置，在溫度250℃、壓力0.15MPa下進行酯化反應2小時，在常壓酯化-縮聚階段，連續加入1份由步驟B)製備的高強、高模複合促進劑，並升溫至270℃反應50分鐘，然後抽真空，在溫度283℃、絕對壓力100Pa下進行縮聚反應，至熔體粘度符合後加工的工藝要求後出料，製得一種高強、高模聚酯。
實施例2：一種高強、高模聚酯的合成方法，採用如下步驟：
A)按質量份數，將2.5表徵參數直徑為1.75um、長度為17.5um有機化碳酸鈣晶須，2.5份有機化硫酸鋇納米粉體，1.5份800目雲母粉，0.3份鍺酸鈉，0.8份月桂胺，7份對羥基苯甲酸，65份乙二醇，9份1,3-丙二醇，9份1,4-丁二醇混合，在70℃攪拌球磨機密閉研磨反應3小時，得到一種高強、高模複合醇溶液，70℃保溫待用；
B)按質量份數，將0.7份長徑比為15:1的有機化矽灰石納米針狀纖維，0.7份表徵參數直徑為2.6um、長度17.5um的有機化氫氧化鎂晶須，0.7份高溫抗氧劑1098，0.3份乙二醇銻，0.2份質子化劑磷酸，0.5份乙醇胺，7份分子量為15000的聚乙二醇PEG，7份1,3-丙二醇混合，在70℃條件下密閉攪拌球磨機研磨反應1.5小時，得到一種高強、高模複合促進劑，70℃真空脫水至含水量小於1％時保溫待用；
C)按質量份數，將3份步驟A)獲得的高強、高模複合醇溶液與7份乙二醇混合，再與16份對苯二甲酸組分進行配比，並共混打漿，加熱至70℃真空脫水，當含水量小於1％時加入到聚合裝置，在溫度250℃、壓力0.15MPa下進行酯化反應2小時，在常壓酯化-縮聚階段，連續加入1.5份由步驟B)製備的高強、高模複合促進劑，並升溫至270℃反應50分鐘，然後抽真空，在溫度283℃、絕對壓力100Pa下進行縮聚反應，至熔體粘度符合後加工的工藝要求後出料，製得一種高強、高模聚酯。
實施例3：一種高強、高模聚酯的合成方法，採用如下步驟：
A)按質量份數，將3份表徵參數直徑為3um、長度為20um的有機化碳酸鈣晶須，3份有機化硫酸鋇納米粉體，2份800目雲母粉，0.5份鍺酸鈉，1.2份月桂胺，10份對羥基苯甲酸，70份乙二醇，10份1,3-丙二醇，10份1,4-丁二醇混合，在70℃攪拌球磨機密閉研磨反應4小時，得到一種高強、高模複合醇溶液，70℃保溫待用；
B)按質量份數，將1份長徑比為16:1.5有機化矽灰石納米針狀纖維，1份表徵參數直徑為5um、長度25um的有機化氫氧化鎂晶須，0.9份高溫抗氧劑1098，0.4份乙二醇銻，0.3份質子化劑磷酸，0.8份乙醇胺，10份分子量為15000的聚乙二醇PEG，10份1,3-丙二醇混合，在70℃條件下密閉攪拌球磨機研磨反應2小時，得到一種高強、高模複合促進劑，70℃真空脫水至含水量小於1％時保溫待用；
C)按質量份數，將4份步驟A)獲得的高強、高模複合醇溶液與8份乙二醇混合，再與18份對苯二甲酸組分進行配比，並共混打漿，加熱至70℃真空脫水，當含水量小於1％時加入到聚合裝置，在溫度250℃、壓力0.15MPa下進行酯化反應2小時，在常壓酯化-縮聚階段，連續加入2份由步驟B)製備的高強、高模複合促進劑，並升溫至270℃反應50分鐘，然後抽真空，在溫度283℃、絕對壓力100Pa下進行縮聚反應，至熔體粘度符合後加工的工藝要求後出料，製得一種高強、高模聚酯。
本發明所述的實施例並不限於以上所述實施例，通過前述公開的數值範圍，在就具體實施例中進行任意替換，從而可以得到無數個實施例，對此不一一例舉。