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PET五大改性方向
  瀏覽次數(shù):8479  發(fā)布時間:2018年03月28日 16:17:01
[導(dǎo)讀] 聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)是目前最重要的合成材料之一,具有良好的耐熱性、耐藥品性、力學(xué)性能和電學(xué)性能,尤其是透明性好、絕緣性佳,較低的生產(chǎn)成本和較高的性能價格比。但也存在著加工模溫(70~110 ℃)下結(jié)晶速度過慢、沖擊性能差和易吸濕等問題。
聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)是目前最重要的合成材料之一,具有良好的耐熱性、耐藥品性、力學(xué)性能和電學(xué)性能,尤其是透明性好、絕緣性佳,較低的生產(chǎn)成本和較高的性能價格比。但也存在著加工模溫(70~110 ℃)下結(jié)晶速度過慢、沖擊性能差和易吸濕等問題。
 
如何制備出具有高的韌性和剛性、好的成型性能的改性PET對于塑料行業(yè)來說,一直是個難點。目前,一般只有通過對其進(jìn)行改性,來達(dá)到這個目的。本文就從改善PET的結(jié)晶速率( t1 /2 ) ,熱變形溫度(HDT) ,氣透性,力學(xué)性能等幾個方面來闡述PET的改性。
 
圖:PET粒子
 
一、PET結(jié)晶性的改進(jìn)
 
PET 廣泛應(yīng)用于薄膜和纖維,作為工程塑料,應(yīng)用還非常有限。這主要是由于PET 較慢的結(jié)晶速率和過長的成型周期造成的。此外,PET 結(jié)晶溫度也非常高,其注塑模溫達(dá)到120~140 ℃,使它的生產(chǎn)周期太長,經(jīng)濟(jì)性差。所以一般要在其中加入成核劑和結(jié)晶促進(jìn)劑,提高其結(jié)晶速率, 降低模具溫度。目前PET 最常用的成核劑是滑石粉(異相成核)。以下表格為PET的成核劑和結(jié)晶化促進(jìn)劑匯總。
注:Agarwal通過一種固態(tài)化學(xué)改性的方法,將氨基化合物引入PET 中,研究發(fā)現(xiàn)這種方法可以有效地提高PET 的結(jié)晶速率,從而代替異相成核劑滑石粉。
 
 
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二、玻纖增強改性
 
玻纖增強是熱塑性聚合物作為工程塑料應(yīng)用的一種重要途徑,1966 年,日本帝人公司首先開發(fā)玻纖增強的PET 工程塑料,此后,美國依斯曼公司和杜邦公司在20 世紀(jì)70 年代也進(jìn)行了玻纖增強PET 的研究并取得了成功。
玻纖增強的原因:PET缺口沖擊強度低,為了改善其抗沖性能,提高其熱變形溫度。
方法:加入經(jīng)表面處理(如偶聯(lián)劑-氨基硅烷偶聯(lián)劑)后的GF(15-55wt%)( 用玻璃纖維增強PET時,重要的是對玻璃纖維進(jìn)行表面處理(如用偶聯(lián)劑) 以加強與PET 樹脂間的粘接)
目的:制備具有超高強度、剛性、韌性和良好尺寸穩(wěn)定性、耐化學(xué)藥品性、耐熱性優(yōu)異的PET塑料。
主要應(yīng)用領(lǐng)域:汽車結(jié)構(gòu)件:行李架、門窗框架、電機(jī)殼體等電子電氣元件:點火元件、繼電器座、線圈蓋等外殼部件。
 
圖:增強PET應(yīng)用在電子電器上
 
三、納米無機(jī)物復(fù)合改性
納米粒子是指粒徑在1nm~100 nm的原子團(tuán)簇或微粒。與普通粒子相比,具有獨特的光、電、磁及化學(xué)特性,主要體現(xiàn)在量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、界面效應(yīng)等方面。
1.PET /納米SiO2(增韌)
納米粒子的表面原子存在許多懸空鍵,具有不飽和性質(zhì),因而極易與其他原子相結(jié)合而趨于穩(wěn)定,具有很高的化學(xué)活性。對增強增韌的體系來講,納米粒子的聚集體越小越好,增強增韌效果越明顯;納米粒子的聚集體大于一定尺寸時會使復(fù)合體系失去增強增韌的意義。所以為了達(dá)到比較好改性的效果,SIO2的尺寸控制,是一個重要的因素。
2. 無機(jī)超微顆粒( SiO2 , TiO2 ,蒙脫土) /PET(加快結(jié)晶速率、減低模具溫度,改善綜合性能)
與SiO2 , TiO2 相比,蒙脫土/PET復(fù)合材料(NPET)結(jié)晶速率最快。并在玻纖增強改性條件下,干粉與凝膠加入都使NPET復(fù)合材料的加工模溫下降到60 ℃左右,玻纖添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%,復(fù)合材料的綜合性明顯提高。
3. PET /納米MMT(加快結(jié)晶速率)
具有反應(yīng)活性的有機(jī)蒙脫土(MMT)與PET原位聚合和熔融共混后獲得插層復(fù)合材料,有機(jī)蒙脫土起異相成核作用,大大加快結(jié)晶速率。 
 
四、化學(xué)改性
 
化學(xué)改性是指在一種組分中加入另一種或幾種組分發(fā)生共聚、縮聚等化學(xué)反應(yīng),形成一種新的聚合物合金的改性方法。化學(xué)改性為改善聚合物的熔點、玻璃化溫度和形態(tài)結(jié)構(gòu)等提供了便利的手段,也為解決PET的結(jié)晶性能、形態(tài)結(jié)構(gòu)、抗沖擊性能及加工性能等問題提供了思路。
1、PET /NG 共聚(改善抗沖性能及加工性能)
新戊二醇(NG)對PET進(jìn)行共聚改性,通過加入摩爾分?jǐn)?shù)為2%~15%的新戊二醇,合成了一系列不同二醇配比的共聚酯,共聚酯的熔點和結(jié)晶度均隨新戊二醇的加入而降低,抗沖擊性能及加工性能則得到了很大的改善。
2、PET /PEN 共聚(提高氣體阻隔性)
普通PET氣體阻隔性差,PET瓶子的貨架期僅10~15天,所以為了提高其氣體阻隔性,PET與聚2,62萘二甲酸二乙酯( PEN) 共縮,形成PET/PEN共聚物,當(dāng)PEN質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%時,PET/PEN制成的啤酒瓶可耐95℃高溫,并且對O2 , CO2氣體的阻隔性比普通PET瓶提高6倍。
 
圖:PET瓶子
 
 
五、共混改性
 
高聚物共混改性法簡便易行,在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上有很大的優(yōu)勢,它不僅保留了原有高聚物的優(yōu)點。由于添加了新的物質(zhì),通過改變聚集態(tài)結(jié)構(gòu)而賦予了高聚物新的性能,主要為了提高共混體系的流變性能、結(jié)晶性能及材料的力學(xué)性能、特別是抗沖擊性能等。
與其共混的聚合物有:
①聚酯和聚酰胺,如PBT、PC、聚酯聚醚、PA6、PA66等;
②改性聚烯烴和烯烴共聚物,如MAH、MMA、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝PE、PP、乙丙共聚物等;
③不飽和烯烴共聚物如[甲基或乙烯-(甲基)]丙烯酸酯共聚物;
④其它聚合物,如ABS及彈性體SBS、SEBS、EPR、NBR等。
注: PET除與極少數(shù)聚合物(如聚酯)有一定相容性外,與其它聚合物的相容性都很差,因此必須進(jìn)行增容。
 
圖:PET在電偶外表面上的應(yīng)用
 
如何改善PET與其共混物的相容性?
A、增加極性法:常用的接枝極性單體,如MA、MMA、AA等;
B、應(yīng)性增容法:對PET共混體系非常有效,PET分子鏈含有羧基、羥基、酯基,因此,含有羧酸、酸酐、環(huán)氧、酯基的接枝或嵌段共聚物在熔融共混時可與PET發(fā)生反應(yīng),形成反應(yīng)性增容。含MAH接枝共聚物最為典型;
C、入離聚體法 其中離聚體是指離子含量(<10%)少的聚合物,如乙烯/丙烯酸共聚物的金屬鹽、磺化聚苯乙烯的金屬鹽等。作成核劑,又起增韌作用。(文章來源于網(wǎng)絡(luò))
 
3.1