我PET只改性，不變性——五大改性方向（請收藏）

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聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)是目前最重要的合成材料之一,具有良好的耐熱性、耐藥品性、力學(xué)性能和電學(xué)性能,尤其是透明性好、絕緣性佳,較低的生產(chǎn)成本和較高的性能價(jià)格比。但也存在著加工模溫(70～110 ℃)下結(jié)晶速度過慢、沖擊性能差和易吸濕等問題。

如何制備出具有高的韌性和剛性、好的成型性能的改性PET對于塑料行業(yè)來說，一直是個(gè)難點(diǎn)。目前，一般只有通過對其進(jìn)行改性，來達(dá)到這個(gè)目的。本文就從改善PET的結(jié)晶速率( t1 /2 ) ,熱變形溫度(HDT) ,氣透性,力學(xué)性能等幾個(gè)方面來闡述PET的改性。

圖：PET粒子

一、PET結(jié)晶性的改進(jìn)

PET 廣泛應(yīng)用于薄膜和纖維,作為工程塑料,應(yīng)用還非常有限。這主要是由于PET 較慢的結(jié)晶速率和過長的成型周期造成的。此外，PET 結(jié)晶溫度也非常高,其注塑模溫達(dá)到120～140 ℃,使它的生產(chǎn)周期太長,經(jīng)濟(jì)性差。所以一般要在其中加入成核劑和結(jié)晶促進(jìn)劑，提高其結(jié)晶速率, 降低模具溫度。目前PET 最常用的成核劑是滑石粉（異相成核）。以下表格為PET的成核劑和結(jié)晶化促進(jìn)劑匯總。

注：Agarwal通過一種固態(tài)化學(xué)改性的方法,將氨基化合物引入PET 中,研究發(fā)現(xiàn)這種方法可以有效地提高PET 的結(jié)晶速率,從而代替異相成核劑滑石粉。

表1：PET成核劑

表2：PET結(jié)晶化促進(jìn)劑

二、玻纖增強(qiáng)改性

玻纖增強(qiáng)是熱塑性聚合物作為工程塑料應(yīng)用的一種重要途徑，1966 年,日本帝人公司首先開發(fā)玻纖增強(qiáng)的PET 工程塑料,此后,美國依斯曼公司和杜邦公司在20 世紀(jì)70 年代也進(jìn)行了玻纖增強(qiáng)PET 的研究并取得了成功。

玻纖增強(qiáng)的原因：PET缺口沖擊強(qiáng)度低，為了改善其抗沖性能，提高其熱變形溫度。

方法：加入經(jīng)表面處理（如偶聯(lián)劑-氨基硅烷偶聯(lián)劑）后的GF(15-55wt%)（ 用玻璃纖維增強(qiáng)PET時(shí),重要的是對玻璃纖維進(jìn)行表面處理(如用偶聯(lián)劑) 以加強(qiáng)與PET 樹脂間的粘接）

目的：制備具有超高強(qiáng)度、剛性、韌性和良好尺寸穩(wěn)定性、耐化學(xué)藥品性、耐熱性優(yōu)異的PET塑料。

主要應(yīng)用領(lǐng)域：汽車結(jié)構(gòu)件：行李架、門窗框架、電機(jī)殼體等電子電氣元件：點(diǎn)火元件、繼電器座、線圈蓋等外殼部件。

圖：增強(qiáng)PET應(yīng)用在電子電器上

三、納米無機(jī)物復(fù)合改性

納米粒子是指粒徑在1nm～100 nm的原子團(tuán)簇或微粒。與普通粒子相比,具有獨(dú)特的光、電、磁及化學(xué)特性,主要體現(xiàn)在量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、界面效應(yīng)等方面。

1.PET /納米SiO2（增韌）

納米粒子的表面原子存在許多懸空鍵,具有不飽和性質(zhì),因而極易與其他原子相結(jié)合而趨于穩(wěn)定,具有很高的化學(xué)活性。對增強(qiáng)增韌的體系來講,納米粒子的聚集體越小越好,增強(qiáng)增韌效果越明顯;納米粒子的聚集體大于一定尺寸時(shí)會(huì)使復(fù)合體系失去增強(qiáng)增韌的意義。所以為了達(dá)到比較好改性的效果，SIO2的尺寸控制，是一個(gè)重要的因素。

2. 無機(jī)超微顆粒( SiO2 , TiO2 ,蒙脫土) /PET（加快結(jié)晶速率、減低模具溫度，改善綜合性能）

與SiO2 , TiO2 相比,蒙脫土/PET復(fù)合材料(NPET)結(jié)晶速率最快。并在玻纖增強(qiáng)改性條件下,干粉與凝膠加入都使NPET復(fù)合材料的加工模溫下降到60 ℃左右,玻纖添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%,復(fù)合材料的綜合性明顯提高。

3. PET /納米MMT（加快結(jié)晶速率）

具有反應(yīng)活性的有機(jī)蒙脫土(MMT)與PET原位聚合和熔融共混后獲得插層復(fù)合材料，有機(jī)蒙脫土起異相成核作用,大大加快結(jié)晶速率。

四、化學(xué)改性

化學(xué)改性是指在一種組分中加入另一種或幾種組分發(fā)生共聚、縮聚等化學(xué)反應(yīng),形成一種新的聚合物合金的改性方法。化學(xué)改性為改善聚合物的熔點(diǎn)、玻璃化溫度和形態(tài)結(jié)構(gòu)等提供了便利的手段,也為解決PET的結(jié)晶性能、形態(tài)結(jié)構(gòu)、抗沖擊性能及加工性能等問題提供了思路。

1、PET /NG 共聚（改善抗沖性能及加工性能）

新戊二醇（NG）對PET進(jìn)行共聚改性,通過加入摩爾分?jǐn)?shù)為2%～15%的新戊二醇,合成了一系列不同二醇配比的共聚酯,共聚酯的熔點(diǎn)和結(jié)晶度均隨新戊二醇的加入而降低,抗沖擊性能及加工性能則得到了很大的改善。

2、PET /PEN 共聚（提高氣體阻隔性）

普通PET氣體阻隔性差，PET瓶子的貨架期僅10～15天，所以為了提高其氣體阻隔性，PET與聚2，62萘二甲酸二乙酯( PEN) 共縮，形成PET/PEN共聚物，當(dāng)PEN質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%時(shí)，PET/PEN制成的啤酒瓶可耐95℃高溫，并且對O2 , CO2氣體的阻隔性比普通PET瓶提高6倍。

圖：PET瓶子

五、共混改性

高聚物共混改性法簡便易行,在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上有很大的優(yōu)勢,它不僅保留了原有高聚物的優(yōu)點(diǎn)。由于添加了新的物質(zhì),通過改變聚集態(tài)結(jié)構(gòu)而賦予了高聚物新的性能，主要為了提高共混體系的流變性能、結(jié)晶性能及材料的力學(xué)性能、特別是抗沖擊性能等。

與其共混的聚合物有：

①聚酯和聚酰胺，如PBT、PC、聚酯聚醚、PA6、PA66等；

②改性聚烯烴和烯烴共聚物，如MAH、MMA、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝PE、PP、乙丙共聚物等；

③不飽和烯烴共聚物如[甲基或乙烯-(甲基)]丙烯酸酯共聚物；

④其它聚合物，如ABS及彈性體SBS、SEBS、EPR、NBR等。

注： PET除與極少數(shù)聚合物(如聚酯)有一定相容性外，與其它聚合物的相容性都很差，因此必須進(jìn)行增容。

?圖：PET在電偶外表面上的應(yīng)用

如何改善PET與其共混物的相容性？

A、增加極性法：常用的接枝極性單體，如MA、MMA、AA等；

B、應(yīng)性增容法：對PET共混體系非常有效，PET分子鏈含有羧基、羥基、酯基，因此，含有羧酸、酸酐、環(huán)氧、酯基的接枝或嵌段共聚物在熔融共混時(shí)可與PET發(fā)生反應(yīng)，形成反應(yīng)性增容。含MAH接枝共聚物最為典型；

C、入離聚體法 其中離聚體是指離子含量(＜10%)少的聚合物，如乙烯/丙烯酸共聚物的金屬鹽、磺化聚苯乙烯的金屬鹽等。作成核劑，又起增韌作用?；貜?fù)“PET"，查詢更多相關(guān)信息

表1:PET共混改性一覽表

文章參考百度百科的《PET的改性》與何新東教師教學(xué)PPT，艾邦高分子編輯整理

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