CN101691443B - 红外吸收型导电高分子微粒-pet复合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
红外吸收型导电高分子微粒-PET复合物，将导电高分子微粒均匀分散于PET中，制得外观无色的导电高分子微粒-PET复合物。复合物中导电高分子微粒的成分是聚苯胺、聚吡咯和聚3，4-乙撑二氧噻吩中的一种，粒径为500-2500nm，含量为PET的3.5-10ppm。复合物对红外具有良好的吸收作用，在PET后续加工时可提高生产效率，降低加工能耗。
Description
(一)技术领域
本发明属于功能复合材料技术领域，具体涉及一种具有红外吸收功能的导电高分子微粒添加于聚对苯二甲酸乙二醇酯本体的复合物。
(二)技术背景
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，因其具有乙醛含量超低，耐化学药品性、韧性、电绝缘性、安全性、耐热性和热稳定性好等众多优点，故而其非纤维级PET被广泛应用于包装业、电子电器、医疗卫生、建筑、汽车等领域，特别是，由于其具有密度轻、强度高和无毒性等优良特性，而被作为替代聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚氯乙烯等热塑性塑料广泛应用于非食品包装领域。
PET在注塑、吹塑等加工过程中通常采用红外辐射加热的方法，但是，由于其吸热速度较慢，造成生产过程热损失大、生产周期长等缺点，给制坯、吹瓶、拉片等工序的直接生产成本和产能带来了明显的制约。因此，为了有效地将红外辐射转变为热能而发挥加热作用，可采用在本体中加入少量添加剂的方法。由于这类添加剂与红外辐射能产生较强的相互作用，可帮助PET本体充分吸收红外能量，从而提高辐射加热的效能。通常采用加入一定量的炭黑的手段，但同时带来对其外观质量的不利影响，复合膜灰黑，与提高红外吸收能力之间产生矛盾。薛纪良等在PET的聚合过程中添加5-25ppm的AU红外吸收剂，可使其在后续加工过程中降低15-20％的能源消耗，提高10-15％的产能(参考文献1：薛纪良等，高节能型PET瓶级切片及其制备方法，中国专利申请号200610040063.5)，或添加5-15ppm的炭黑、5-10ppm的氧化锆和20-30ppm的醋酸钴亦可达到降低加工过程能耗的目的(参考文献2：薛纪良等，高吸热型聚对苯二甲酸乙二醇酯瓶级切片及其制备方法，中国专利号ZL 200610088220.x)。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种具有红外吸收功能的聚对苯二甲酸乙二醇酯的复合物，其特征在于其中均匀分散有导电高分子微粒，导电高分子微粒的成分可以是聚苯胺、聚吡咯和聚3，4-乙撑二氧噻吩中的一种，其粒径为500-2500nm，含量为PET的3.5-10ppm。通过对导电高分子微粒的形态和尺度的控制与选择， 有效地提高其与红外辐射的相互作用，从而使导电高分子微粒-PET复合物对红外辐射产生有效的衰减作用，在用于PET后续加工时可提高其辐射-热的转化效率，因此而降低加工能耗。
本发明所提出导电高分子微粒-PET复合物的具体结构及其实现过程为：将导电高分子微粒均匀分散于PET本体中，实现这一结构的方法可以是，将该微粒在PET聚合过程中预先添加，获得导电高分子微粒-PET复合物；亦可将PET制成溶液后添加，再经干燥制膜，或将其与PET粉末混合后热压成膜。其特点在于，导电高分子微粒的成分可以是聚苯胺、聚吡咯和聚3，4-乙撑二氧噻吩中的一种，导电高分子微粒的粒径为500-2500nm，导电高分子微粒的含量为PET的3.5-10ppm，外观无色。
本发明的特点在于使用了经过特别设计的导电高分子微粒作为PET复合物的红外吸收添加剂，因此，本发明的设计思想及其优势均与其有关：(1)通过导电高分子微粒的结构、尺寸的选择，可与红外辐射产生高效的相互作用，从而在用量少的情况下能显著提高PET的红外衰减能力；(2)导电高分子微粒为高分子材料，特殊的结构和关键组份使其具有稳定的理化性能，在后续加工和应用过程中具有较好的稳定性；(3)粒子的分散性好，易于形成结构均匀的PET复合物，可最大限度地发挥其特定的功能；(4)与PET具有较好的相容性且添加量小，对PET本体的各方面的性能影响较小；(5)可适用于PET聚合中和聚合后的不同添加方式。
(四)具体实施方式
实施例1：聚苯胺微粒-PET复合物及其制备
将粒径约为630nm的聚苯胺微粒加入乙二醇中，制得分散有聚苯胺粒子的乙二醇分散液。将其和乙二醇、精对苯二甲酸按配比混合，经酯化、预聚、终聚、固相聚合等常用PET合成工艺，得到均匀分散有聚苯胺粒子的PET复合物。在上述过程中，通过控制配比，使所得PET复合物中的聚苯胺含量为3.6ppm。
实施例2：聚吡咯微粒-PET复合物及其制备
将粒径约为450nm的聚吡咯微粒加入乙二醇中，制得分散有聚吡咯粒子的乙二醇分散液。将其和乙二醇、精对苯二甲酸按配比混合，经酯化、预聚、终聚、固相聚合等常用PET合成工艺，得到均匀分散有聚吡咯粒子的PET复合物。在上述过程中，通过控制配比，使所得PET复合物中的聚吡咯含量为7.5ppm。
实施例3：聚3，4-乙撑二氧噻吩微粒-PET复合物及其制备
将粒径约为400nm的聚3，4-乙撑二氧噻吩微粒加入乙二醇中，制得分散有聚3，4-乙撑二氧噻吩粒子的乙二醇分散液。将其和乙二醇、精对苯二甲酸按配比混合，经酯化、预聚、终聚、固相聚合等常用PET合成工艺，得到均匀分散有聚3，4-乙撑二氧噻吩粒子的PET复合物。在上述过程中，通过控制配比，使所得PET复合物中的聚3，4-乙撑二氧噻吩含量为8.5ppm。
实施例4：聚苯胺微粒-PET复合物及其制备
将1份PET粒料与3份苯酚、9份氯仿混合，制得PET溶液。采用聚苯胺微粒，其粒径约为630nm，将占PET重量6.0ppm的该微粒加入上述溶液中，机械搅拌10-20分钟，静置，在红外灯照射下使溶剂挥发，得到均匀的PET复合膜。
实施例5：聚吡咯微粒-PET复合物及其制备
将1份PET粒料与3份苯酚、9份氯仿混合，制得PET溶液。采用聚吡咯微粒，其粒径约为450nm，将占PET重量7.5ppm的该微粒加入上述溶液中，机械搅拌10-20分钟，静置，在红外灯照射下使溶剂挥发，得到均匀的PET复合膜。
实施例6：聚3，4-乙撑二氧噻吩微粒-PET复合物及其制备
将1份PET粒料与3份苯酚、9份氯仿混合，制得PET溶液。采用聚3，4-乙撑二氧噻吩微粒，其粒径约为400nm，将占PET重量8.5ppm的该微粒加入上述溶液中，机械搅拌10-20分钟，静置，在红外灯照射下使溶剂挥发，得到均匀的PET复合膜。
实施例7：导电高分子微粒-PET复合物及其制备
将1份PET粉末与占PET重量3.5-10ppm的聚苯胺，或聚吡咯，或聚3，4-乙撑二氧噻吩微粒混合，热压，得到均匀的PET复合物。
表1导电高分子微粒-PET复合膜的相关红外数据
注1：透过率比为样品与未添加红外吸收剂PET的红外透过率之比
Claims (2)
1.一种红外吸收型导电高分子微粒-PET复合物，其特征在于PET中均匀分散有导电高分子微粒，导电高分子微粒的成分是聚苯胺、聚吡咯和聚3，4-乙撑二氧噻吩中的一种，其粒径为500-2500nm，含量为PET的3.5-10ppm；复合物外观无色。
2.红外吸收型导电高分子微粒-PET复合物的制备方法，其特征在于，预先将导电高分子微粒与乙二醇混合分散，将其作为单体乙二醇的一部分，与精对苯二甲酸按常用工艺聚合制得；或将PET粉末与导电高分子微粒混合后热压成型制得；导电高分子微粒是聚苯胺、聚吡咯和聚3，4-乙撑二氧噻吩中的一种，其粒径为500-2500nm，用量为PET的3.5-10ppm。
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