一种PET芯材及其制备方法与流程

本发明属于聚合物合成领域，尤其涉及一种pet芯材及其制备方法。

背景技术：

1、伴随着科学技术的迅速发展，pet材料在填料领域，显示出了广阔的应用前景，pet材料也称为聚对苯二甲酸乙二醇酯是一种线型热塑性树脂，有较好的耐候性和化学稳定性、耐冲击性、产量最大、价格最低廉等优点，但在工业熔融连续发泡过程中，由于pet分子链中存在刚性苯环，同时柔性碳链比较短的原因致使其结晶速率慢，在熔体冷却过程中结晶度低，导致制品力学性能及机械稳定性较差。在现有公开技术方案中，对每种泡沫因为材质和成型工艺不同导致性能不同，将直接影响泡沫芯材的性能。目前市场上的主流泡沫芯材技术缺陷是与复合材料的黏结强度低、材料质量、材料的耐热性差、化学耐受性差、韧性低以及抗疲劳强度差等。

2、此外，我国关于pet发泡材料的工业化生产尚处于刚起步阶段，仅有少数几家企业建成生产线，且产品性能和种类相比国外企业仍有一定差距，市场缺口依然很大。更高发泡倍率（>30倍）pet发泡材料的制备和发泡材料的功能化拓展仍是未来研究的重点方向。

技术实现思路

1、本发明技术方案针对传统熔体冷却过程中结晶度低，导致制品力学性能及机械稳定性较差等技术问题，通过化学和物理手段有效提高pet芯材的综合性能，提供一种pet芯材的制备方法。

2、本发明的主要目的在于：

3、一、强化pet芯材的抗冲击性能；

4、二、改变pet芯材结晶性能以及热稳定性；

5、三、优化pet芯材力学性能，包括优化拉伸强度和断裂伸长率。

6、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

7、一种pet芯材的制备方法，

8、所述方法包括：

9、（1）将环羧酸、无环醇、异氰酸衍生物和酸碱平衡调节剂按比例混合均匀，制备预改性聚对苯二甲酸乙二醇酯；

10、（2）将预改性聚对苯二甲酸乙二醇酯、有机钙和发泡剂按比例混合均匀，熔融搅拌，冷却至室温，热处理并固化，制得聚对苯二甲酸乙二醇酯芯材，即得pet芯材。

11、作为优选，

12、步骤（1）所述环羧酸为对苯二甲酸；

13、步骤（1）所述无环醇为乙二醇；

14、步骤（1）所述异氰酸衍生物为赖氨酸甲酯双异氰酸酯；

15、步骤（1）所述酸碱平衡调节剂为碳酸钾。

16、作为优选，

17、步骤（1）所述环羧酸、无环醇、异氰酸衍生物和酸碱平衡调节剂按4：（3.8～4.2）：2：（0.8～1.2）的质量比混合均匀。

18、作为优选，

19、步骤（1）所述制备预改性聚对苯二甲酸乙二醇酯在氮气气氛下，温度为220～240℃，搅拌速率为600～1200 r/min，连续反应6～10 h。

20、作为优选，

21、步骤（2）所述有机钙为三氟代甲磺酸钙盐；

22、步骤（2）所述发泡剂为偶氮二甲酰胺。

23、作为优选，

24、步骤（2）所述预改性聚对苯二甲酸乙二醇酯、有机钙和发泡剂按1：（0.6～1.0）：（0.2～0.6）的质量比混合均匀。

25、作为优选，

26、步骤（2）所述熔融搅拌在氮气气氛下，温度为250～260 ℃，搅拌速率为600～1200r/min，连续反应2～4 h。

27、作为优选，

28、步骤（2）所述热处理为将重新升温至200～220 ℃，保温30～60 min。

29、一种pet芯材。

30、在本发明技术方案中，核心之处在于使用扩链和共混的方式提高pet材料的综合性能，特别是在低温环境在依旧保持良好的拉伸性能。聚对苯二甲酸乙二醇酯的优异性能主要由固化后形成的内部结构决定，因此想要提高和强化聚对苯二甲酸乙二醇酯的力学性质，就要合理改变聚酯大分子的排布方式。聚对苯二甲酸乙二醇酯在低温环境下发生脆化、受力性能变差，是由于聚对苯二甲酸乙二醇酯固化后形成的高度交联的三维网状结构，一方面，本发明技术方案首先使用赖氨酸甲酯双异氰酸酯对聚酯进行扩链，降低聚酯分子之间产生的交联效果，消除三维结构，使得聚酯分子产生二维平面展开，形成稳定的交联和支化结构，赖氨酸甲酯双异氰酸酯扩链之后并不会直接参与固化反应，此时芯材内部聚酯大分子为连续相，异氰酸酯为分散相，这种结构在受到外界作用力时，会将力均匀扩散到整个芯材内部，不会出现应力聚集点，能够起到阻碍裂纹拓展、吸收能量的作用，同时聚酯支链水平交联，可以降低聚对苯二甲酸乙二醇酯长链的交联密度，增加链段间的距离，提高芯材韧性；另一方面，通过三氟代甲磺酸钙盐的加入进行共混改性，提高聚对苯二甲酸乙二醇酯的机械性能，通过卤素对聚对苯二甲酸乙二醇酯支链的相容性，在水平的聚酯分子平面产生竖直的锚定交联，产生枢纽结晶，强化聚对苯二甲酸乙二醇酯的扭矩，同时通过钙与聚酯长链之间的共聚和原位反应增容提高最终芯材的冲击性能和断裂伸长率，这种结构在受到外界作用力，连续相将力传导至结晶，晶体沿拉伸方向变形吸收能量，达到减震效果，此时三氟代甲磺酸钙盐以共聚的方式进行增韧，延长柔性较大的聚酯长链，固化后扩大交联键间的距离，增大链段运动的范围，从而提高pet芯材的韧性，特别的钙盐在高温环境中通过晶格的生长限制异氰酸酯基团于聚酯主链引起分支或交联反应，达到对扩链改性及其交联程度的控制效果。

31、不论是结晶性或非结晶性的高分子材料，在外界环境的影响下，高分子链会沿外场方向平行排列形成稳定的取向结构，最终得到的高分子链取向，对高聚物性能具有显著影响，有利于结晶过程，进而对其力学性能产生进一步影响。在本发明技术方案中，另一核心之处在于发泡和固化后进行热处理。在热处理的过程中，固化后的聚酯内部链段解冻，将发泡过程中产生的内应力消化，并通过逐步缓慢冷却的方式，尽量降低内应力的生成，使得聚酯芯材内部不易产生应力集中，同时热处理时受空间位阻效应阻碍的基团得以反应，进而优化了交联网络结构，从而提升强度，另一方面在热处理的过程中聚酯内部空间排布更为细化，得到孔径尺寸更小的芯材，断裂伸长率得到增加，从而提升芯材的整体性能。此外经过热处理后改性聚对苯二甲酸乙二醇酯主链与三氟代甲磺酸钙盐产生新的化学网络结构，产生分子内空穴，可以为链段提供运动空间，并在碰撞过程中吸收大量能量。

32、本发明的优势之处在于：

33、（1）本发明通过化学接枝和扩链的方法强化pet芯材的抗冲击性能；

34、（2）本发明使用共混的物理方法改变pet芯材结晶性能以及热稳定性；

35、（3）本发明技术方案中对发泡后的聚酯进行热处理，重新整合聚酯内部结构，从而优化pet芯材力学性能，包括优化拉伸强度和断裂伸长率。

技术特征：

1.一种pet芯材的制备方法，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的一种pet芯材的制备方法，其特征在于，

3.根据权利要求1或2所述的一种pet芯材的制备方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的一种pet芯材的制备方法，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的一种pet芯材的制备方法，其特征在于，

6.根据权利要求1或5所述的一种pet芯材的制备方法，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的一种pet芯材的制备方法，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的一种pet芯材的制备方法，其特征在于，

9.一种由权利要求1至9任一方法所制得的pet芯材。

技术总结本发明属于聚合物合成领域，尤其涉及一种PET芯材及其制备方法。所述方法包括：（1）将环羧酸、无环醇、异氰酸衍生物和酸碱平衡调节剂按比例混合均匀，制备预改性聚对苯二甲酸乙二醇酯；（2）将预改性聚对苯二甲酸乙二醇酯、有机钙和发泡剂按比例混合均匀，熔融搅拌，冷却至室温，热处理并固化，制得聚对苯二甲酸乙二醇酯芯材，即得PET芯材。本发明通过化学接枝和扩链的方法强化PET芯材的抗冲击性能，使用共混的物理方法改变PET芯材结晶性能以及热稳定性，此外还对发泡后的聚酯进行热处理，重新整合聚酯内部结构，从而优化PET芯材力学性能，包括优化拉伸强度和断裂伸长率。技术研发人员：邹本书,范爱荣,金桂芬,钱金平,沈耀敏,刘树受保护的技术使用者：中威航空材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18