一種PET快結(jié)晶成核促進(jìn)劑的性能研究

劉伯林 金劍

中國(guó)紡織科學(xué)研究院有限公司 生物源纖維制造技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100025

1 前言

聚對(duì)苯二甲酸乙二酯（PET）是一種性能優(yōu)良的材料，廣泛用于合成纖維、薄膜等領(lǐng)域。但作為工程塑料使用時(shí)，由于其加工模溫度通常在110℃，PET的結(jié)晶速度太慢而造成PET 結(jié)晶不完善和不均勻，致使模塑周期延長(zhǎng)，制品易粘在模具上，并且產(chǎn)生翹曲、表面粗糙無光澤、耐沖擊性和耐濕熱性差等問題。

在長(zhǎng)期從事改性PET研究開發(fā)工作的基礎(chǔ)上，通過改性PET的新型分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，合成制備出一種新型的聚酯改性共聚物，由于其良好的分子鏈段的柔性，可以加速PET切片的快速結(jié)晶成型，無需添加昂貴的成核劑和成核促進(jìn)劑就可以解決PET作為工程塑料使用時(shí)成型困難的問題。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 樣品

PET成核促進(jìn)劑，半消光，實(shí)驗(yàn)室合成。

2.2 測(cè)試方法

（1）DSC 測(cè)試方法

用Perkin-Elmer Pyris 1型差示掃描量熱儀測(cè)試樣品的DSC升溫曲線及降溫曲線。DSC測(cè)試前，將樣品盡可能剪成粉末后稱取一定重量，封閉在樣品盤中，樣品重量控制在6～8mg。氮?dú)猓∟2），升溫速率為20℃/min，從溫度30℃升溫至280℃；保溫5min，消除熱歷史，以80℃/min的降溫速率降至30℃，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，樣品以20℃/min升溫至280℃；然后再以20℃/min的降溫速率降至30℃，記錄下各自曲線。

結(jié)晶度（Xc）按下式計(jì)算：

上述算式中，ΔHm、ΔHcc分別為切片的熔融焓與冷結(jié)晶焓是100%結(jié)晶PET的熱焓，通常取125.60J/g。

（2）TGA 測(cè)試方法

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用Perkin-Elmer Pyris 7型熱重分析儀測(cè)試。樣品重量控制在2～8mg。氮?dú)猓∟2），升溫速率為20℃/min，從室溫升溫至800℃。

3 結(jié)果與討論

3.1 成核促進(jìn)劑的基本物性

經(jīng)測(cè)試，合成的PET成核促進(jìn)劑的基本物性參數(shù)見表1；DSC圖譜分析數(shù)據(jù)見表2,加入15%成核促進(jìn)劑的PET的結(jié)晶度明顯提高，同時(shí)熱結(jié)晶溫度也從171.88℃明顯升高到186.33℃，PET的結(jié)晶能力明顯提高。

3.2 成核促進(jìn)劑TGA的測(cè)試

TGA測(cè)試結(jié)果見圖4、圖5，從圖中可得出分解5%時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)。成核促進(jìn)劑分解5%時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度雖然降低了7℃，但都在400℃以上，對(duì)材料的熱分解性能影響不大。

3.3 注塑工藝

成核促進(jìn)劑的添加量為PET含量的15%。兩者一起經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)（擠出溫度255～275℃）造粒制備改性PET塑料。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，確定了注塑成型工藝條件。其中，干燥工藝（普通鼓風(fēng)烘箱）：80℃干燥1小時(shí)，125℃干燥4～5小時(shí)，注塑成型溫度：255～275℃，成型壓力：40～70Mpa，模具溫度：62～65℃。

模具溫度62～65℃（普通PET的模具溫度110～130℃），具有很好的脫模性能，很容易進(jìn)行加工生產(chǎn)，解決了普通PET成型模溫度高、結(jié)晶速度慢的難題。為日后PET作為工程塑料的大規(guī)模應(yīng)用，打下了良好的基礎(chǔ)。

3.4 結(jié)論

加入15%成核促進(jìn)劑的PET的結(jié)晶度明顯提高，同時(shí)熱結(jié)晶溫度也明顯升高，PET的結(jié)晶能力提高明顯。成核促進(jìn)劑對(duì)PET的熱性能影響不大，模具溫度在62～65℃時(shí)，脫模性能良好，容易加工生產(chǎn)。