一种PET快结晶成核促进剂的性能研究

2019-05-10刘伯林金剑

纺织科学研究 2019年5期

刘伯林金剑

中国纺织科学研究院有限公司生物源纤维制造技术国家重点实验室北京 100025

1 前言

聚对苯二甲酸乙二酯（PET）是一种性能优良的材料，广泛用于合成纤维、薄膜等领域。但作为工程塑料使用时，由于其加工模温度通常在110℃，PET的结晶速度太慢而造成PET 结晶不完善和不均匀，致使模塑周期延长，制品易粘在模具上，并且产生翘曲、表面粗糙无光泽、耐冲击性和耐湿热性差等问题。

在长期从事改性PET研究开发工作的基础上，通过改性PET的新型分子结构设计，合成制备出一种新型的聚酯改性共聚物，由于其良好的分子链段的柔性，可以加速PET切片的快速结晶成型，无需添加昂贵的成核剂和成核促进剂就可以解决PET作为工程塑料使用时成型困难的问题。

2 实验部分

2.1 样品

PET成核促进剂，半消光，实验室合成。

2.2 测试方法

（1）DSC 测试方法

用Perkin-Elmer Pyris 1型差示扫描量热仪测试样品的DSC升温曲线及降温曲线。DSC测试前，将样品尽可能剪成粉末后称取一定重量，封闭在样品盘中，样品重量控制在6～8mg。氮气（N2），升温速率为20℃/min，从温度30℃升温至280℃；保温5min，消除热历史，以80℃/min的降温速率降至30℃，在氮气保护下，样品以20℃/min升温至280℃；然后再以20℃/min的降温速率降至30℃，记录下各自曲线。

结晶度（Xc）按下式计算：

上述算式中，ΔHm、ΔHcc分别为切片的熔融焓与冷结晶焓是100%结晶PET的热焓，通常取125.60J/g。

（2）TGA 测试方法

用Perkin-Elmer Pyris 7型热重分析仪测试。样品重量控制在2～8mg。氮气（N2），升温速率为20℃/min，从室温升温至800℃。

3 结果与讨论

3.1 成核促进剂的基本物性

经测试，合成的PET成核促进剂的基本物性参数见表1；DSC图谱分析数据见表2,加入15%成核促进剂的PET的结晶度明显提高，同时热结晶温度也从171.88℃明显升高到186.33℃，PET的结晶能力明显提高。

3.2 成核促进剂TGA的测试

TGA测试结果见图4、图5，从图中可得出分解5%时所对应的温度数据。成核促进剂分解5%时所对应的温度虽然降低了7℃，但都在400℃以上，对材料的热分解性能影响不大。

3.3 注塑工艺

成核促进剂的添加量为PET含量的15%。两者一起经双螺杆挤出机（挤出温度255～275℃）造粒制备改性PET塑料。经过多次实验，确定了注塑成型工艺条件。其中，干燥工艺（普通鼓风烘箱）：80℃干燥1小时，125℃干燥4～5小时，注塑成型温度：255～275℃，成型压力：40～70Mpa，模具温度：62～65℃。

模具温度62～65℃（普通PET的模具温度110～130℃），具有很好的脱模性能，很容易进行加工生产，解决了普通PET成型模温度高、结晶速度慢的难题。为日后PET作为工程塑料的大规模应用，打下了良好的基础。