CN1312326A - 一种高分子量聚酯组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示一种高分子量聚酯组合物,其是利用聚酯预聚物残存的酸或醇末端基,来与所选用的多官能高分子偶合剂进行快速的高粘化偶合反应,以快速提高聚酯的特性粘度达高粘化的应用水平。本发明的高分子量聚酯组合物,包括由下列成分熔融加热而成:(A)聚酯预聚物,其特性粘度至少0.3以上;以及(B)以该聚酯预聚物为重量基准的0.05－10%的高分子偶合剂,其选自:环氧基和异氰酸基的多官能基。
Description
本发明涉及一种聚酯组合物，特别是涉及一种高分子量聚酯组合物，本发明还涉及所述的高分子量聚酯组合物的制备方法。
高粘度聚酯在许多产业中皆有广泛的应用，传统一般为热塑性高粘度聚酯，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，皆采用固态聚合制程，聚酯从预聚酯粒、再结晶、干燥及固态聚合程序往往需耗时10小时以上，不仅耗时而且耗能源。另一方面，固态聚合制程的应用亦有其限制，例如，透明包装膜所用的非晶性聚对苯二甲酸乙二醇酯(APET)，由于APET酯粒在玻璃化温度(Tg)以上会产生粘着现象，致使无法进行高温固态聚合制程来提高其粘度。
已有技术是选用低分子型的偶合剂，如日本专利公报特公昭62-1017以双-2-噁唑啉作偶合剂，其缺点是热稳定性差，且聚酯的熔点一般高达260℃以上，故当偶合剂加入熔融态的聚酯以进行高粘化偶合反应时，偶合剂极易因高温而挥发或产生热分解反应，致使偶合反应效率变差。因此，本发明选用热稳定性较优的高分子型偶合剂以克服偶合剂的热稳定性问题。
本发明的主要目的是为解决上述问题而提供一种高分子量聚酯组合物。
本发明的另一目的在于提供一种所述高分子量聚酯组合物的制备方法。
为达上述目的，本发明利用高分子型的多官能偶合剂，来与聚酯预聚物残存的酸或醇末端基进行快速的高粘化偶合反应，以快速提高聚酯的特性粘度(I.V.)达高粘化的应用水平。本发明所选用的高分子型偶合剂具有良好的热稳定性，故高温下的聚酯高粘化偶合反应效率高，于数分钟内即可完成熔融偶合反应以快速提高聚酯的分子量，故可降低生产成本且可提高产量，并且易发粘的非晶性聚对苯二甲酸乙二醇酯亦可用本发明的方法来快速提高其分子量。
本发明的高分子量聚酯组合物，其特性粘度大于0.7，该聚酯组合物包括由下列成分熔融加热而成：(A)聚酯预聚物，其特性粘度为至少0.3以上；以及(B)以聚酯预聚物为重量基准的0.05-10％的高分子型偶合剂，其选自：环氧基和异氰酸酯基的多官能基。
本发明还涉及所述高分子量聚酯组合物的制备方法，其包括下列步骤：(a)提供聚酯预聚物，其特性粘度为至少0.3以上；以及(b)将聚酯的预聚物与以该聚酯预聚物为重量基准的0.05-10％的高分子偶合剂在约260-290℃下混炼加热进行偶合反应，将聚酯的特性粘度提高至大于0.7，其中高分子偶合剂选自：环氧基和异氰酸酯基的多官能基。
本发明所使用的树脂包括各种可用来作为单丝、纤维、薄膜、模制品的热塑性聚酯，例如芳香族二元酸与二元醇反应而形成的聚酯。芳香族二元酸的实例包括：对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘系二元酸或其混合物。二元醇可为2-10个碳原子的烷基二醇，其实例包括：乙二醇、丁二醇、二乙二醇、1,3-丙二醇、二甲基-1,3-丙二醇、环己烷双二醇、2-乙基-2-丁基-1,3-丙二醇或其混合物。
适于本发明的聚酯包括：例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘酸乙二醇酯(PEN)、PET的共聚物、PBT的共聚物、PEN的共聚物等，其中优选为PET。
上述的聚酯与共聚物可按照公知的聚酯反应来制备，通常可由二元酸及二元醇直接酯化及缩聚反应而得，或是由其酯类单体进行酯交换反应及缩聚反应而得。例如，PET可由乙二醇与对苯二甲酸直接酯化及缩聚反应而得，或者，亦可由乙二醇与对苯二甲酸二甲酯进行酯交换反应及缩聚反应而得。
本发明所添加的偶合剂为高分子偶合剂，其选自：环氧基和异氰酸酯基的双官能基或三官能基。适用于本发明的高分子偶合剂的实例包括：聚甲烯异氰酸苯酯(polymethylene phenyleneisocyanate；PMPI)、下列的酚醛清漆(Novolac)型环氧树脂(式(Ⅰ))及胺(Amine)型环氧树脂(式(Ⅱ))：
式中：R为氢或甲基；n为1-10的整数
式中：m为1-10的整数。
本发明的高分子偶合剂的重均分子量为约500-10000，优选为800-5000。
本发明的高分子偶合剂的添加量是以聚酯为重量基准的0.05-10％，其优选为0.1-5％。
本发明的聚酯组合物除了上述主要成分之外，尚可添加其他公知的添加剂例如，热稳定剂、抗氧化剂、光稳定剂、润滑剂、着色剂(如染料、颜料)、各种填充剂、阻燃剂、结晶剂等。
在本发明的制程中，是将上述的高分子偶合剂与聚酯的预聚物一起混炼，以进行快速高粘化偶合反应，混炼反应的温度为约260-290℃，优选在约280-290℃之间。本发明的高分子型偶合剂于约数分钟(1-3分钟)内即可进行熔融偶合反应以快速提高聚酯的分子量，可使聚酯预聚物的特性粘度(I.V.)由0.6提高到0.7以上，而传统固态聚合制程则约需10小时以上方能达到，故可降低生产成本且提高产量。
混炼的方法可依照公知技术使用各种方式达到。一般而言，可在一封闭系统中以熔融混炼达到，例如可利用单螺杆或多螺杆挤出机、Banbury密炼机、Kneader捏合机，在足够的高温下将两者进行熔融混炼即可。
本发明的制备方法亦可使用传统的聚酯聚合反应设备，于聚酯的聚合反应结束后，在通入氮气及搅拌下加入本发明的偶合剂于聚合反应器中进行约1-3分钟的高粘化的偶合反应。
上述混炼物可经由挤出机造粒，或者直接制成各种形式的成品，如单丝、纤维、薄膜、模制品等，以供各领域应用。聚酯单丝可将熔融的聚酯通过一单丝孔模挤出、冷却、延伸而得。聚酯纤维可使用熔融抽丝法，将熔融的聚酯通过一多孔喷丝头(spinneret)抽出、冷却、然后再汇合成纤维。聚酯薄膜可以利用熔融挤出的方式制出各种单轴或双轴的薄膜。聚酯零件、聚酯容器则可利用各种模制法制作，如射出模制、挤出模制、中空吹塑挤出模制等。
由于本发明所选用的高分子偶合剂具有良好的热稳定性，除了高温下的聚酯高粘化偶合反性效率高以外，所研制的高粘化偶合聚酯也具有较佳的热稳定性。同时，本发明所选用的高分子型偶合剂亦可封端聚酯残存的末端酸基或醇基，故经所制成的聚酯也具有较佳的耐水解性及热稳定性。
为更进一步说明本发明的上述和其他目的、特征和优点，下文特举出如下较佳实施例：
实施例
将I.V.为0.6的PET预聚物经130℃真空干燥6小时后，再与经预先干燥处理的偶合剂干混合后，加入150转/分及270℃的双轴挤压机中进行高粘偶合反应挤出，再分析所得的高粘化酯粒的I.V.，其如表1所示。
表1
| 组成 实施例1 实施例2 实施例3 比较例PET 100 100 100 100多官能Epoxy1 0.5 --- --- ---多官能Epoxy2 --- 0.5 --- ---PMPI3 --- --- 0.5 ---280℃熔融偶合反应3分 0.86 0.90 0.90 0.60钟后的I.V.值 |
1酚醛清漆型环氧树脂(式(Ⅰ))
2胺型环氧树脂(式(Ⅱ))
3聚甲烯异氰酸苯酯
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的熟练技术人员，在不背离本发明精神的情况下，所作出的各种更动与润饰，均应属于本发明的范围之内。
Claims (13)
1．一种高分子量聚酯组合物，其特性粘度大于0.7，该聚酯组合物包括由下列成分熔融加热而成：
(A)聚酯预聚物，其特性粘度至0.3以上；以及
(B)以该聚酯预聚物为重量基准的0.05-10％的高分子偶合剂，其选自：环氧基和异氰酸酯基的多官能基。
2．如权利要求1所述的组合物，其中所述的聚酯预聚物为芳香族二元酸与二元醇反应而成。
3．如权利要求2所述的组合物，其中所述的聚酯预聚物为聚对苯二甲酸乙二醇酯预聚物。
4．如权利要求1所述的组合物，其中所述的高分子偶合剂为聚甲烯异氰酸苯酯。
5．如权利要求1所述的组合物，其中所述的高分子偶合剂为下式(Ⅰ)的酚醛清漆型环氧树脂：
式中：R为氢或甲基；n为1-10的整数。
6．如权利要求1所述的组合物，其中所述的高分子偶合剂为下式(Ⅱ)的胺型环氧树脂：
式中：m为1-10的整数。
7．一种高分子量聚酯组合物的制备方法，其包括下列步骤：
(a)提供聚酯预聚物，其特性粘度至少0.3以上；以及
(b)将该聚酯预聚物与以该聚酯预聚物为重量基准的0.05-10％的高分子偶合剂在260-290℃下混炼加热进行偶合反应，将该聚酯的特性粘度提高至0.7以上，其中所述的高分子偶合剂选自：环氧基和异氰酸酯基的多官能基。
8．如权利要求7所述的制备方法，其中所述的步骤(b)的反应时间持续约1-3分钟。
9．如权利要求7所述的制备方法，其中所述的聚酯预聚物为芳香族二元酸与二元醇反应而成。
10．如权利要求9所述的制备方法，其中所述的聚酯预聚物为聚对苯二甲酸乙二醇酯预聚物。
11．如权利要求7所述的制备方法，其中所述的高分子偶合剂为聚甲烯异氰酸苯酯。
12．如权利要求7所述的制备方法，其中所述的高分子偶合剂为下式(Ⅰ)的酚醛清漆型环氧树脂：
式中：R为氢或甲基；n为1-10的整数。
13．如权利要求7所述的制备方法，其中所述的高分子偶合剂为下式(Ⅱ)的胺型环氧树脂：
式中：m为1-10的整数。
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| CN 00103403 CN1312326A (zh) | 2000-03-08 | 2000-03-08 | 一种高分子量聚酯组合物及其制备方法 |
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