CN108219397A - 一种提高聚对苯二甲酸乙二醇酯结晶速率的方法 - Google Patents

一种提高聚对苯二甲酸乙二醇酯结晶速率的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108219397A
CN108219397A CN201711447632.2A CN201711447632A CN108219397A CN 108219397 A CN108219397 A CN 108219397A CN 201711447632 A CN201711447632 A CN 201711447632A CN 108219397 A CN108219397 A CN 108219397A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pet
graphene
carboxylicization
substance
crystalline rate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711447632.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108219397B (zh
Inventor
冯嘉春
沈子铭
叶士兵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fudan University
Original Assignee
Fudan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fudan University filed Critical Fudan University
Priority to CN201711447632.2A priority Critical patent/CN108219397B/zh
Publication of CN108219397A publication Critical patent/CN108219397A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108219397B publication Critical patent/CN108219397B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/02—Ingredients treated with inorganic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/24—Crystallisation aids

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明属于精细化工技术领域，具体为一种提高聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)结晶速率的方法。本发明采用表面羧酸化的石墨烯类物质作为PET的成核剂，将其分散到PET基体中，通过熔融共混，形成PET/石墨烯复合物，从而提高PET的结晶温度，加快结晶速率。表面羧酸化的石墨烯类物质能很好地分散于PET体中促进PET结晶，可扩大PET的应用范围。

Description

一种提高聚对苯二甲酸乙二醇酯结晶速率的方法
技术领域
本发明属于精细化工技术领域，具体涉及提高聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)结晶速率的方法。
背景技术
聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）作为一种热塑性高分子材料，由于其良好的性能如冲击强度高、耐摩擦、耐化学性能、电绝缘性能好等，在工业上的应用十分广泛。它可分为非工程塑料级和工程塑料级。非工程塑料级主要用于纤维、饮料瓶、薄膜等领域，工程塑料级主要运用于汽车、电子电器、家用电器等领域。然而，PET也有缺点，如结晶速率慢。其原因是由于自身分子链上的C=O基团降低了链的对称性，主链上的苯环增大了PET的刚性，使得分子链段运动困难，从而降低了PET结晶速率。这就导致其在注塑成型时加工困难、所需模具温度高、生产周期长等。因此，提高PET的结晶速率成为工业界以及学术界研究的热点。
在PET加工过程中添加成核剂，操作简单，是一种常用的改善PET结晶的方法。R.Legras等人将羧酸钠作为成核剂加入到PET基体中，第一次提出PET不同于其他结晶性聚合物的成核机理—化学成核，也就是说羧酸钠在加工过程中与PET发生反应，其产物形成PET结晶的成核点，从而促进PET结晶(R. Legras et al., Nature, 1983, 304: 432)。自此便出现了很多关于制备羧酸盐类物质作为PET成核剂的工作。DuPont公司开发的乙烯和甲基丙稀酸共聚物的羧酸盐（商品名为Surlyn树脂）、Allied-Signal公司开发的乙烯丙烯酸共聚物的羧酸盐（商品名为Aclyn树脂）都是PET有效的成核剂(Ying Yu et al., Macromol.Chem. Phys. 2000, 201, 1894)。此外，也有将常见的无机纳米粒子如TiO2、SiO2等作为PET的成核剂的报道。碳材料如一维的碳纳米管、二维的石墨烯作为PET的成核剂的报道也时有出现，然而由于其表面没有反应性基团，不能很好地分散在PET基体中，成核效果不显著。为了解决这一问题，本发明制备一种表面羧酸化的石墨烯类材料，将其加入到PET基体中，发现该物质能很好地分散到PET基体中，起到成核剂作用，加快PET的结晶速率。
发明内容
本发明的目的是提出一种可有效地提高PET的结晶温度，加快结晶速率的方法。
本发明提供的提高PET结晶速率的方法，是采用表面羧酸化的石墨烯类物质作为PET的成核剂，将其分散到PET基体中，通过熔融共混，制备得到PET/石墨烯复合物。实验表明，PET/石墨烯复合物与纯PET相比，结晶速率明显加快。
本发明中，熔融共混共混的条件是：加工温度240-300℃之间，加工时间为1-30min之间。
本发明中，所述石墨烯类物质，是具有单层或寡层结构的各种碳材料，如石墨烯、氧化石墨烯、寡层石墨微片或微粉等。
本发明中，所述的寡层结构，是指该物质中大多数物质的堆积层数不多于20层。
本发明中，单层或寡层结构的各种碳材料，表面具有大量羧基，或表面各种官能团中以羧酸基团为主。
本发明中，所述的表面羧酸化的石墨烯类物质，可以是表面含有大量羧基的石墨烯、氧化石墨烯、寡层石墨微片或微粉。
本发明中，表面羧酸化的石墨烯的用量，以PET质量为基础，计为0.001-10% ，优选0.01-5% 。
本发明中，所说石墨烯类物质，可以是球磨制备的表面羧酸化的石墨烯，羧酸化处理的氧化石墨烯，或表面接枝上羧基的石墨，例如：
将石墨、干冰放入球磨罐中，通N2赶去球磨罐中的空气，锁紧盖子，放入球磨机中锁紧后球磨一段时间，待球磨结束后倒出，经过水洗、冷冻干燥得到表面羧酸化的石墨烯。
本发明通过熔融共混将该物质加入到PET基体中，制备PET/石墨烯复合物。实验发现PET/石墨烯复合物与纯PET相比，结晶速率明显加快。该石墨烯材料加入PET基体中，操作简单，促进PET结晶效果显著，有广阔的应用前景。
具体实施方式
根据本发明所述技术方案选取具体实施例进行说明如下：
实施例1
通过石墨、干冰经球磨制备的得到表面羧酸化的石墨烯微片(X射线光电子能谱分析分析表明其表面富有羧酸基团，原子力显微镜表征石墨烯平均层数约为5层。
将该石墨烯作为成核剂，利用熔融共混法制备得到PET/石墨烯复合物，共混条件为265℃、80 rpm、5 min，表面羧酸化的石墨烯与PET按质量比为0.02:100。纯PET也经过同样的加工条件作为参比样。差示扫描量热仪(DSC)分析复合物的结晶温度为205.6℃，纯PET的结晶温度为193.3 ℃。说明该羧酸化的石墨烯材料能够促进PET结晶，是一种高效的成核剂。
实施例2
实验方法同实施例1。改变表面羧酸化的石墨烯与PET的质量比，为0.05:100。通过DSC分析发现，复合物的结晶温度为208.9℃，纯PET的结晶温度为193.3℃。这说明，该表面羧酸化的石墨烯材料能够促进PET结晶，是一种高效的成核剂。
实施例3
实验方法同实施例1。改变表面羧酸化的石墨烯与PET的质量比，为0.1:100。通过DSC分析发现，复合物的结晶温度为214.9℃，纯PET的结晶温度为193.3℃。这说明，该表面羧酸化的石墨烯材料能够促进PET结晶，是一种高效的成核剂。

Claims (6)

1.一种提高聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）结晶速率的方法，其特征在于，采用表面羧酸化的石墨烯类物质作为PET的成核剂，将其分散到PET基体中，通过熔融共混，得到PET/石墨烯复合物，从而提高PET的结晶温度，加快结晶速率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，熔融共混的条件是：加工温度240-300 ℃之间，加工时间为1-30 min之间。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述石墨烯类物质为具有单层或寡层结构的各种碳材料，包括石墨烯、氧化石墨烯、寡层石墨微片或微粉。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的寡层结构，是指该物质中大多数物质的堆积层数不多于20层。
5.根据权利要求1、2或4所述的方法，其特征在于，所述的表面羧酸化的石墨烯类物质，是单层或寡层结构的各种碳材料的表面具有大量羧基，或表面各种官能团中以羧酸基团为主。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，表面羧酸化的石墨烯的用量，以PET质量计为0.001-10%。
CN201711447632.2A 2017-12-27 2017-12-27 一种提高聚对苯二甲酸乙二醇酯结晶速率的方法 Active CN108219397B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711447632.2A CN108219397B (zh) 2017-12-27 2017-12-27 一种提高聚对苯二甲酸乙二醇酯结晶速率的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711447632.2A CN108219397B (zh) 2017-12-27 2017-12-27 一种提高聚对苯二甲酸乙二醇酯结晶速率的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108219397A true CN108219397A (zh) 2018-06-29
CN108219397B CN108219397B (zh) 2020-05-26

Family

ID=62649152

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711447632.2A Active CN108219397B (zh) 2017-12-27 2017-12-27 一种提高聚对苯二甲酸乙二醇酯结晶速率的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108219397B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111647178A (zh) * 2020-04-30 2020-09-11 哈尔滨工业大学 改性石墨烯增强聚合物阻隔材料的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101987911A (zh) * 2009-08-07 2011-03-23 骏马化纤股份有限公司 一种提高聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯结晶速率的方法
CN104203835A (zh) * 2012-03-16 2014-12-10 洛克希德马丁公司 用于去离子化的石墨烯孔的功能化
CN106589847A (zh) * 2016-12-08 2017-04-26 贵州省材料产业技术研究院 一种高阻隔抗静电石墨烯/聚合物纳米复合片材/膜及其制备方法
CN107325268A (zh) * 2017-06-26 2017-11-07 杭州高烯科技有限公司 一种石墨烯/pet纳米复合材料及其制备方法
CN108026021A (zh) * 2015-07-08 2018-05-11 尼亚加拉装瓶有限责任公司 石墨烯增强的聚对苯二甲酸乙二酯

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101987911A (zh) * 2009-08-07 2011-03-23 骏马化纤股份有限公司 一种提高聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯结晶速率的方法
CN104203835A (zh) * 2012-03-16 2014-12-10 洛克希德马丁公司 用于去离子化的石墨烯孔的功能化
CN108026021A (zh) * 2015-07-08 2018-05-11 尼亚加拉装瓶有限责任公司 石墨烯增强的聚对苯二甲酸乙二酯
CN106589847A (zh) * 2016-12-08 2017-04-26 贵州省材料产业技术研究院 一种高阻隔抗静电石墨烯/聚合物纳米复合片材/膜及其制备方法
CN107325268A (zh) * 2017-06-26 2017-11-07 杭州高烯科技有限公司 一种石墨烯/pet纳米复合材料及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SHIGERU AOYAMA ET.AL: "Melt crystallization of poly(ethylene terephthalate): Comparing addition of graphene vs. carbon nanotubes", 《POLYMER》 *
张小诗: "石墨剥离制备石墨烯的研究进展", 《炭素技术》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111647178A (zh) * 2020-04-30 2020-09-11 哈尔滨工业大学 改性石墨烯增强聚合物阻隔材料的制备方法
CN111647178B (zh) * 2020-04-30 2022-07-05 哈尔滨工业大学 改性石墨烯增强聚合物阻隔材料的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108219397B (zh) 2020-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lee et al. Highly improved interfacial affinity in carbon fiber-reinforced polymer composites via oxygen and nitrogen plasma-assisted mechanochemistry
Cao et al. Chemical surface modification of calcium carbonate particles with stearic acid using different treating methods
Elleithy et al. High density polyethylene/micro calcium carbonate composites: A study of the morphological, thermal, and viscoelastic properties
Chen et al. Poly (lactic acid)/poly (butylene succinate)/calcium sulfate whiskers biodegradable blends prepared by vane extruder: Analysis of mechanical properties, morphology, and crystallization behavior
Nath et al. Surface-coated fly ash used as filler in biodegradable poly (vinyl alcohol) composite films: Part 1—The modification process
CN106317814B (zh) 用于快速成型的聚乳酸材料
Zeng et al. Effect of tetra-needle-shaped zinc oxide whisker (T-ZnOw) on mechanical properties and crystallization behavior of isotactic polypropylene
Kim et al. Ultra-high-speed processing of nanomaterial-reinforced woven carbon fiber/polyamide 6 composites using reactive thermoplastic resin transfer molding
Ding et al. Crystallization behavior and melting characteristics of wollastonite filled β-isotactic polypropylene composites
Pedrazzoli et al. Thermal, viscoelastic and mechanical behavior of polypropylene with synthetic boehmite alumina nanoparticles
Han et al. Mechanical properties, morphology and crystallization kinetic studies of bio‐based thermoplastic composites of poly (butylene succinate) with recycled carbon fiber
Zhong et al. Crystalline morphology of isotactic polypropylene (iPP) in injection molded poly (ethylene terephthalate)(PET)/iPP microfibrillar blends
CN104479205A (zh) 一种石墨烯改性聚乙烯高强度复合薄型制品的注塑成型方法
Hanim et al. The effect of calcium carbonate nanofiller on the mechanical properties and crystallisation behaviour of polypropylene
CN101962470B (zh) 一种可生物降解的聚碳酸亚丙酯复合材料及其制备方法
Ning et al. Effect of whiskers nucleation ability and shearing function on the interfacial crystal morphology of polyethylene (PE)/raw whiskers composites
Petchwattana et al. Synergistic effect of talc and titanium dioxide on poly (lactic acid) crystallization: An investigation on the injection molding cycle time reduction
CN108219397A (zh) 一种提高聚对苯二甲酸乙二醇酯结晶速率的方法
Wei et al. Optimization of polyamide 1012 powder for laser powder bed fusion via complexation with metal ions
Su et al. Melt blending of polypropylene‐blend‐polyamide 6‐blend‐organoclay systems
Qu et al. Effect of compatibilizer and nucleation agent on the properties of poly (lactic acid)/polycarbonate (PLA/PC) blends
Su et al. Orientation in high-density polyethylene/inorganic whisker composite fibers as studied via polarized Fourier transform infrared spectroscopy
Madhukar et al. Thermal properties of single walled carbon nanotubes composites of polyamide 6/poly (methyl methacrylate) blend system
Rocha et al. Effect of maleic anhydride and oxygen functionalized carbon nanotube on polyamide 6 and polypropylene blend properties
Zhou et al. Effect of aromatic dihydrazide compounds on crystallization behavior and mechanical properties of isotactic polypropylene

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant