成核剂在pet结晶中的应用

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1、成核剂在PET结晶中的应用第24卷第5期2011_()9聚酯工业PolyesterIndustryVo1.24No.5Sep.2011doi:10.3969/j.issn.1008-8261.2011.05.001成核剂在PET结晶中的应用祝爱兰(上海轻工业研究所有限公司,上海200031)摘要:介绍了聚合物的结晶理论,在PET中加入成核剂进行共混,可以提高PET的结晶速度.阐述了国内外采用成核剂提高PET结晶速度的研究情况,并指出了适用于PET热熔胶的成核剂种类.关键词:PET热熔胶;成核剂;结晶速度中图分类号:TQ323.41文献标识码:A文章编

2、号:1008-8261(2011)05-0001-050前言多种因素会影响聚合物的结晶,包括分子结构,外界条件等.对于共聚酯而言,其结晶能力更差一些.这是由于共聚酯是由1种以上的二元醇和二元酸共聚而成,共聚酯链(copolyesterchain)要比均聚酯链(monopolyesterchain)的规整性要差.因此有些共聚酯是无定形的,有些是结晶的,有些介于两者之间.对PET结构进行一定的化学或物理改性,可以影响它的结晶行为,提高结晶速率.加人成核剂进行共混是一种经济而卓有成效的改性方法.本文收集了国内外采用成核剂提高聚酯结晶速度的文献,对它进行整理

3、和综述.1聚合物的结晶理论结晶速率G与温度的关系如下…:G=Goexp(一AFD/RT)/exp(一AF/RT).式中:△F.是链段进入结晶界面所需的活化能;△F是形成稳定晶核所需的活化能.第1项可以表征链段的迁移(活动性),晶体的生长(迁移项);第2项可以表征晶核的形成(成核项).△F.与结晶温度和聚合物的玻璃化温度的差一成反比,结晶温度降低或增加,都会使迁移项减小;△F与熔点和结晶温度的差一的一次方或二次方成反比.因此,在高温下,当温度接近熔点时,链段迁移扩散容易,而晶核形成困难,成核速率小;在温度接近时,成核速率增大,而分子链扩散进人晶格困难,

4、晶体生长很慢.所以,在高温下结晶受成核速率控制,而在低温时,结晶受链扩散速率控制,即链的扩散起支配作用.对于热熔胶来说,在熔化涂胶后,温度开始下降,进入结晶过程.由于靠近熔点附近,处于热力学不稳状态,晶核形成困难,成核速率小.因此要在这个阶段提高结晶速度,就要创造有利于晶核形成的条件,提高成核速率.2成核剂在PET结晶中的应用聚合物在熔点附近是处于热力学不稳状态,分子链热运动很激烈以致于很难折叠排列,形成均相成核.通常都是引入杂质,进行异相成核.这些能促进结晶的杂质往往是在聚合物的结晶过程中起晶核作用,所以称之为"成核剂".成核剂的加入能降低成核项自

5、由能势垒,而且某些成核剂能与聚合物发生化学反应,增加内聚成核能力,从而加快结晶速度.成核剂分为无机类和有机类.无机成核剂多为惰性的不溶物质,如矿物填料白垩,石膏,黏土,高岭土,云母,滑石粉,硅酸盐等,碱金属化合物如AI0,,TiO:等也是比较常用的无机成核剂.有机成核剂一般具有反应活性,在与聚合物共混的过程中发生反应,生成的产物起到晶核的作用,加速PET的结晶.典型的代表产品有一元或多元羧酸盐,褐煤蜡和褐煤酸盐,蜡,低分子聚烯烃,乙烯与不饱和羧酸酯的共聚物,乙烯与不饱和羧酸盐的离子型共聚物,苯乙烯的衍生物与偶合二烯烃的共聚物等.2.1无机成核剂无机成

6、核剂一般没有反应活性,在聚合物中起着异相成核的作用.但近年来,为了提高无机成核剂的成核效果,也有对无机成核剂进行预处理的,最收稿日期:2011-05-03;修回日期:2011~05-23.基金项目:上海市科委应用开发项目(2010-205).作者简介:祝爱兰(1976一),女,江西临川人,高级工程师.从事热熔黏合剂研发工作.2聚酯工业第24卷常见的就是纳米SiO:,经处理后可赋以其端基特定的极性,从而提高它在聚合物中的分散度和成核效果.无机成核剂最主要的加人方式是熔融共混,近年来也有不少采用原位聚合方式的.2.1.1熔融共混图l是100oC下PET的

7、结晶度与所用无机成核剂和结晶时间的函数关系,由图1可知,加人成核剂的PET结晶时间明显降低,其中以加入滑石的结晶速度最快.1?不含成核剂;2一FiO2;3-SiO2;4-商岭土;5一滑石图1100℃下含有0.5%不同成核剂时PET的等温结晶曲线Fig.1IsothermalcrystamzationcurveofPETwith0.5%differentnucleatingagentat100℃CN200510114491L4J在PET中加入质量分数为(0.3～3)%的铝镁水滑石进行熔融共混,可有效提高PET的结晶速度,将t由192℃提高到205oC.

8、在此基础上,若再加人质量分数为(O.1—5)相对分子质量为3500～4500的聚乙二醇,以及质量分数为(0.