CN112920436A - 一种聚酯酰胺作为耐高温热收缩膜的应用 - Google Patents

一种聚酯酰胺作为耐高温热收缩膜的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种聚酯酰胺作为热收缩膜的应用，涉及高分子材料技术领域，将聚酯酰胺进行压片和单轴拉伸，聚酯酰胺的制备方法包括以下步骤：(1)将30～200重量份液态二元羧酸和15～95重量份的含有β羟基的二胺化合物加热溶解并搅拌均匀形成反应液；(2)加入0.05～0.5重量份催化剂，氮气氛围下加热至65～100℃反应1～6h；(3)将反应液加热至100～180℃反应3～18h；(4)将反应液再将反应体系至180～240℃反应0.5～4h；(5)将反应液的反应体系降温至100～180℃，得到聚酯酰胺。本发明的优点为：聚酯酰胺热收缩膜不仅可以代替PET热收缩膜，且即使在300℃的高温下也没有发生融化。

Description

一种聚酯酰胺作为耐高温热收缩膜的应用
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种聚酯酰胺作为热收缩膜的应用。
背景技术
在生活中，塑料被应用在日常的方方面面。常见的塑料以合成树脂为主要成分，然后通过添加增塑剂、填充剂、润滑剂或着色剂等辅助材料形成具有一定特性的可塑材料。现代社会，衣食住行各种产品都会使用到由塑料制成的薄膜对其进行包装，从而使产品达到美观、遮尘、密封各种作用。但对于塑料薄膜也有不少弱点，比如耐温性能差、容易破裂或被撕裂等。
在20世纪50年代初期，英国科学家亚瑟发现聚乙烯(PE)经辐照交联技术处理后可变成一种具有特殊“记忆效应”的热收缩材料。辐照交联技术即塑料在辐照条件下，其分子结构由原先的线型链状结构转化为网状的三维结构，从而引起了塑料的物理及化学性能改变——这就是辐照交联反应。例如，使用可收缩膜包上一只烤鸭，当我们对薄膜加热后，可以发现可收缩薄膜迅速发生收缩，烤鸭就被可收缩薄膜严严实实地密封起来。这种经辐照交联处理的塑料薄膜被称为热收缩膜。
可收缩薄膜当然也有着不可避免的缺点，那就是可收缩薄膜一般耐热性较差，例如常用的PET可收缩薄膜耐热温度仅仅只有80℃，对于高温环境根本无法应用，如公开号为CN109337176A的专利申请公开一种耐热性好的热收缩膜及其制备方法，但其制得的热收缩膜的耐热性最高仅为145℃，另外在工程材料中有时会在高于200℃中使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的热收缩膜耐热性较差。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题：
一种聚酯酰胺作为热收缩膜的应用，将聚酯酰胺进行压片和单轴拉伸得到热收缩膜，所述聚酯酰胺的制备方法包括以下步骤：
(1)将30～200重量份液态二元羧酸和15～95重量份的含有β羟基的二胺化合物加热溶解并搅拌均匀形成反应液；
(2)向所述反应液中加入0.05～0.5重量份催化剂，氮气氛围下加热至65～100℃反应1～6h；
(3)将步骤2中所述反应液加热至100～180℃反应3～18h；
(4)将步骤3中所述反应液再将反应体系至180～240℃反应0.5～4h；
(5)将步骤4中所述反应液的反应体系降温至100～180℃，得到聚酯酰胺。
有益效果：本发明中的热收缩膜不仅可以代替PET热收缩膜，而且部分性能超越了PET热收缩膜，由于耐高温聚酯酰胺热收缩膜自身的交联结构，交联网络拉伸后回复，实现收缩性能，且即使在300℃的高温下也没有发生融化。
采用液态二元羧酸制得的产物由于聚合物交联网络的存在，使其在室温下拉伸后仅仅是一个临时塑形，在受热后由于网络的内应力，使其形状回复，因此具有可收缩性能。
目前市场上现有的可收缩膜也大多具有交联结构，然而对于线性聚合物不具有交联网络的存在，所以在室温下拉伸后不具有热收缩的性能。
制备的热收缩膜具有良好的耐穿刺性能，将拉伸过后的耐高温聚酯酰胺热收缩膜放在80℃热台上观察其热收缩性能，通过对比原始样条的长度，发现该复合材料的收缩率达到100％。
优选地，将热收缩膜进行加热。
有益效果：聚酯酰胺拉伸后，经过加热后完全回复。
优选地，所述加热温度为35-80℃。
有益效果：温度越高，收缩速度越快。
优选地，所述加热温度为80℃。
优选地，所述单轴拉伸速度为10mm/min，拉伸应变为150％。
优选地，所述液态二元羧酸化合物的结构式为
Figure BDA0002916376880000031
所述含有β羟基的二胺化合物的结构式为
Figure BDA0002916376880000032
优选地，所述催化剂包括亚磷酸钠、次磷酸钠、醋酸锌中的任一种。
优选地，所述液态二元羧酸包括以下结构式中的一种或多种：
Figure BDA0002916376880000033
Figure BDA0002916376880000041
优选地，所述含有β羟基的二胺化合物为1，3二氨基-2-丙醇。
优选地，所述液态二元羧酸包括妥尔油基二聚酸。
优选地，所述聚酯酰胺的制备方法包括以下步骤：取妥尔油基二聚酸22.4g、1，3二氨基-2-丙醇3.4g、40mg亚磷酸钠加入三口瓶，在80℃氮气氛围下通过机械搅拌器混合均匀加热1h后，升温140℃反应12h，然后升温至180℃反应6h，接着升温至230℃反应2h，最后将反应体系降温至140℃，得到聚酯酰胺。
优选地，所述聚酯酰胺的制备方法包括以下步骤：取妥尔油基二聚酸20.8g、1，3二氨基-2-丙醇3.4g、40mg亚磷酸钠加入三口瓶，在80℃氮气氛围下通过机械搅拌器混合均匀加热1h后，升温140℃反应12h，然后升温至180℃反应6h，接着升温至230℃反应2h，最后将反应体系降温至140℃，得到聚酯酰胺。
本发明的优点在于：本发明中的聚酯酰胺拉伸后不仅可以代替PET热收缩膜，而且部分性能超越了PET热收缩膜，由于耐高温聚酯酰胺热收缩膜自身的交联结构，交联网络拉伸后回复，实现收缩性能，且即使在300℃的高温下也没有发生融化。
采用液态二元羧酸制得的产物由于聚合物交联网络的存在，使其在室温下拉伸后仅仅是一个临时塑形，在受热后由于网络的内应力，使其形状回复，因此具有可收缩性能。
目前市场上现有的可收缩膜也大多具有交联结构，然而对于线性聚合物不具有交联网络的存在，所以在室温下拉伸后不具有热收缩的性能。
制备的热收缩膜具有良好的耐穿刺性能，将拉伸过后的耐高温聚酯酰胺热收缩膜放在80℃热台上观察其热收缩性能，通过对比原始样条的长度，发现该复合材料的收缩率达到100％。
本发明中聚酯酰胺断裂强度为1～100MPa，断裂伸长率为1～500％。聚酯酰胺合成的单体二聚酸不受纯度的影响，可以是单官能度或多官能度，而且可以通过控制液态二元羧酸的投料比来控制聚酯酰胺的力学强度。
聚酯酰胺由二聚酸化合物和含有β羟基的二胺化合物在不需要添加溶剂的情况下合成得到，合成方法简单，对环境无污染，产品不需要纯化除杂，回收简便。
本发明通氮气的作用是防止材料高温下被氧化，同时吹出生成的小分子，促进反应正向进行。
附图说明
图1为本发明实施例1中聚酯酰胺1的红外谱图。
图2为本发明实施例1中聚酯酰胺1在高温下保持两分钟的状态图。
图3为本发明实施例1中聚酯酰胺1的耐穿刺能力图。
图4为本发明实施例1中聚酯酰胺1拉伸后回复性能图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例中未注明具体技术或条件者，均可以按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
实施例1
热收缩膜1的制备，具体包括以下步骤：
取妥尔油基二聚酸22.4g、1，3二氨基-2-丙醇3.4g、40mg亚磷酸钠加入三口瓶，在80℃氮气氛围下通过机械搅拌器混合均匀加热1h后，升温140℃反应12h，然后升温至180℃反应6h，接着升温至230℃反应2h，最后将反应体系降温至140℃，反应结束后，将产物命名为聚酯酰胺1。
将聚酯酰胺1进行压片和单轴拉伸，拉伸速度是10mm/min，拉伸应变为150％，拉伸后的产物命名为热收缩膜1。
实施例2
热收缩膜2的制备，具体包括以下步骤：
取妥尔油基二聚酸20.8g、1，3二氨基-2-丙醇3.4g、40mg亚磷酸钠加入三口瓶，在80℃氮气氛围下通过机械搅拌器混合均匀加热1h后，升温140℃反应12h，然后升温至180℃反应6h，接着升温至230℃反应2h，最后将反应体系降温至140℃，反应结束后，将产物命名为聚酯酰胺2。
将聚酯酰胺2进行压片和单轴拉伸，拉伸速度是10mm/min，拉伸应变为150％，拉伸后的产物命名为热收缩膜2。
实施例3
热收缩膜3的制备，具体包括以下步骤：
取妥尔油基二聚酸19.2g、1，3二氨基-2-丙醇3.4g、40mg亚磷酸钠加入三口瓶，在80℃氮气氛围下通过机械搅拌器混合均匀加热1h后，升温140℃反应12h，然后升温至180℃反应6h，接着升温至230℃反应2h，最后将反应体系降温至140℃，反应结束后，将产物命名为聚酯酰胺3。
将聚酯酰胺3进行压片和单轴拉伸，拉伸速度是10mm/min，拉伸应变为150％，拉伸后的产物命名为热收缩膜3。如图1所示：本发明原料妥尔油基二聚酸在按照实施例1反应后，羧基峰基本消失，新生成酰胺基和酯基的峰，代表反应成功，胺基基本转化为酰胺基团。同时由于羟基的存在，与羧基反应生成酯基，即本发明成功制备得到聚酯酰胺。
如图2所示，聚酯酰胺1压片后的样条放置在稳定的高温热台上(220-300℃)保持两分钟后仍然处于不溶不融的状态，表明聚酯酰胺1具有很好地耐高温性能，即使在300℃的高温下也没有发生融化。热收缩膜1在300℃条件下也处于不溶不融状态。
如图3所示，热收缩膜1表现出具有很好地耐穿刺能力。
如图4所示，聚酯酰胺1在拉伸后得到热收缩膜1，在80℃热台上完全回复，表明聚酯酰胺1具有很好的回复能力，该材料的收缩率达到100％。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种聚酯酰胺作为热收缩膜的应用，其特征在于：将聚酯酰胺进行压片和单轴拉伸得到热收缩膜，所述聚酯酰胺的制备方法包括以下步骤：
(1)将30～200重量份液态二元羧酸和15～95重量份的含有β羟基的二胺化合物加热溶解并搅拌均匀形成反应液；
(2)向所述反应液中加入0.05～0.5重量份催化剂，氮气氛围下加热至65～100℃反应1～6h；
(3)将步骤2中所述反应液加热至100～180℃反应3～18h；
(4)将步骤3中所述反应液再将反应体系至180～240℃反应0.5～4h；
(5)将步骤4中所述反应液的反应体系降温至100～180℃，得到聚酯酰胺。
2.根据权利要求1所述的聚酯酰胺作为热收缩膜的应用，其特征在于：将热收缩膜进行加热。
3.根据权利要求2所述的聚酯酰胺作为热收缩膜的应用，其特征在于：所述加热温度为35-80℃。
4.根据权利要求3所述的聚酯酰胺作为热收缩膜的应用，其特征在于：所述加热温度为80℃。
5.根据权利要求1所述的聚酯酰胺作为热收缩膜的应用，其特征在于：所述单轴拉伸速度为10mm/min，拉伸应变为150％。
6.根据权利要求1所述的聚酯酰胺作为热收缩膜的应用，其特征在于：所述液态二元羧酸化合物的结构式为
Figure FDA0002916376870000011
所述含有β羟基的二胺化合物的结构式为
Figure FDA0002916376870000012
7.根据权利要求1所述的聚酯酰胺作为热收缩膜的应用，其特征在于：所述催化剂包括亚磷酸钠、次磷酸钠、醋酸锌中的任一种。
8.根据权利要求1所述的聚酯酰胺作为热收缩膜的应用，其特征在于：所述液态二元羧酸包括以下结构式中的一种或多种：
Figure FDA0002916376870000021
9.根据权利要求1所述的聚酯酰胺作为热收缩膜的应用，其特征在于：所述含有β羟基的二胺化合物为1，3二氨基-2-丙醇。
10.根据权利要求1所述的聚酯酰胺作为热收缩膜的应用，其特征在于：所述聚酯酰胺的制备方法包括以下步骤：取妥尔油基二聚酸22.4g、1，3二氨基-2-丙醇3.4g、40mg亚磷酸钠加入三口瓶，在80℃氮气氛围下通过机械搅拌器混合均匀加热1h后，升温140℃反应12h，然后升温至180℃反应6h，接着升温至230℃反应2h，最后将反应体系降温至140℃，得到聚酯酰胺。
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