一种聚呋喃二甲酸乙二醇酯/苯甲酸钠复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种聚呋喃二甲酸乙二醇酯/苯甲酸钠复合材料，按质量百分比计，包含如下组分：聚呋喃二甲酸乙二醇酯90～99％；苯甲酸钠1～10％。该复合材料通过加入有机成核剂苯甲酸钠显著地提高了结晶速率和相对结晶度，缩短其加工周期，并且不影响聚呋喃二甲酸乙二醇酯的晶体结构。本发明专利技术还公开了一种聚呋喃二甲酸乙二醇酯/苯甲酸钠复合材料的制备方法，包括：取聚呋喃二甲酸乙二醇酯和苯甲酸钠干燥后，混合均匀，再通过双螺杆熔融共混挤出拉丝制得聚呋喃二甲酸乙二醇酯/苯甲酸钠复合材料，该制备方法简单，易于操作，生产成本低。所得复合材料可通过模压、挤出、注塑、吹膜、压延、纺丝等方法成型各种不同形态的塑料制品。

Poly (ethylene glycol) two formic acid glycol ester / sodium benzoate composite material, preparation method and application thereof

The invention discloses a composite material of poly (ethylene glycol) two formic acid glycol ester / benzoic acid sodium, which comprises the following components according to the mass percentage: Poly two, formic acid, glycol ester 90 to 99%, and sodium benzoate 1 to 10%. By adding organic nucleating agent sodium benzoate, the composite obviously improves the crystallization rate and relative crystallinity, shortens the processing cycle, and does not affect the crystal structure of poly (ethylene glycol) two. The invention also discloses a poly two furan terephthalate / method, preparation of sodium benzoate composite materials including: Poly two furan formic acid glycol ester and sodium benzoate after drying, mixing, and then through a twin-screw extrusion drawing prepared poly two furan terephthalate / benzene sodium formate composite materials, the preparation method is simple, easy operation, low production cost. The resultant composite material can be molded into various plastic products by molding, extrusion, injection molding, blown film, calendering, spinning, etc..

【技术实现步骤摘要】
一种聚呋喃二甲酸乙二醇酯/苯甲酸钠复合材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及高分子材料领域，具体涉及一种聚呋喃二甲酸乙二醇酯/苯甲酸钠复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
现如今，高分子材料被广泛的应用于各个领域，如：塑料、纤维、橡胶、涂料、粘合剂等，是生产和生活中不可或缺的材料。其中99％的高分子材料均是以石油为原材料加工合成出来的，在其生产过程中会产生大量的温室气体，造成严重的环境污染。并且石油作为一种不可再生的资源，使得石油基的高分子材料面临着严峻的持续发展问题。随着社会和科技的进步，社会各界的人士意识到了这个问题的严重性，因此生物基的高分子材料应运而生，并受到越来越多的关注。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为一种石油基的高分子材料，由石油基单体对苯二甲酸和乙二醇合成出来。由于其具有良好的透明性，热学性能，阻隔性能以及较高的性价比，被广泛的应用于纺织纤维、薄膜、医用和饮料包装等领域。据统计聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的平均每年的市场容量大约有5千万吨左右。随着科技的进步，人们发现了一种与对苯二甲酸结构非常类似的生物基单体2,5-呋喃二甲酸(2,5-FDCA)，因此人们开始利用2,5-呋喃二甲酸来代替对苯二甲酸，合成一系列的生物基聚酯，如聚呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)、聚呋喃二甲酸丙二醇酯(PPF)、聚呋喃二甲酸丁二醇酯(PBF)等。与聚对苯二甲酸乙二醇酯的相比，聚呋喃二甲酸乙二醇酯具有较高的玻璃化转变温度，氧气的阻隔性能增加11倍，二氧化碳的阻隔性能增加19倍，水的阻隔性能增加2.8倍，使其很有可能成为聚对苯二甲酸乙二醇酯的替代物。但是由于2,5-呋喃二甲酸相比于对苯二甲酸，分子的对称性较低，刚性强，以及分子间的偶极作用大造成聚呋喃二甲酸乙二醇酯在结晶的过程受到阻挠，减慢其结晶速率，成型加工周期长，使得聚呋喃二甲酸乙二醇酯在生产应用中受到一定的限制。LucreziaMartino等人在聚呋喃二甲酸乙二醇酯中分别添加重量百分比为2％和4％的改性黏土作为成核剂，加快了结晶速率，并且提高了聚合物的热稳定性能(LucreziaMartinoetal.RSCAdvance.2016,6,59800-59807)；NadiaLotti等人在聚呋喃二甲酸乙二醇酯中添加多层碳纳米管(MWCNTs)、羧基修饰多层碳纳米管(MWCNTs-COOH)、氨基修饰多层碳纳米管(MWCNTs-NH2)及氧化石墨烯(GO)，在一定程度的提高了聚呋喃二甲酸乙二醇酯的结晶性能。但是目前还没有有关在聚呋喃二甲酸乙二醇酯中添加有机成核剂的报道。
技术实现思路
为了克服聚呋喃二甲酸乙二醇酯结晶速率低的问题，本专利技术提供了一种简单的聚呋喃二甲酸乙二醇酯/苯甲酸钠复合材料，能够显著地提高聚呋喃二甲酸乙二醇酯的结晶速率和相对结晶度。一种聚呋喃二甲酸乙二醇酯/苯甲酸钠复合材料，按质量百分比计，包含如下组分：聚呋喃二甲酸乙二醇酯90～99％；苯甲酸钠1～10％。2,5-呋喃二甲酸分子的对称性较低，刚性强，以及分子间的偶极作用大造成聚呋喃二甲酸乙二醇酯在结晶的过程受到阻挠，结晶速率较慢，成型加工周期长。本专利技术通过加入苯甲酸钠，显著提高了聚呋喃二甲酸乙二醇酯的结晶速率和相对结晶度。所述聚呋喃二甲酸乙二醇酯的特性粘度为0.5～0.6dL/g。作为优选，所述聚呋喃二甲酸乙二醇酯/苯甲酸钠复合材料，按质量百分比计，包含如下组分：聚呋喃二甲酸乙二醇酯95～99％；苯甲酸钠1～5％。在该范围内，复合材料的热稳定性较好，聚呋喃二甲酸乙二醇酯的结晶速率较快，且晶型未受破坏。成核剂苯甲酸钠加快PEF结晶速率的主要原因是在成核过程中一方面起到了异相成核作用，在PEF中充当成核粒子，增加成核位点；另一方面又起到了均相成核作用，在与PEF挤出共混的过程中反应生成钠离子封端的PEF钠盐，形成离子簇，从而加快反应速率。本专利技术还提供了一种上述聚呋喃二甲酸乙二醇酯/苯甲酸钠复合材料的制备方法，包括：将干燥的苯甲酸钠和聚呋喃二甲酸乙二醇酯按照质量百分配比预混均匀得到混合物料，然后将该混合物料通过双螺杆挤出机在一定温度下熔融共混后挤出拉条，得到所述聚呋喃二甲酸乙二醇酯/苯甲酸钠复合材料。所述熔融共混温度为210～230℃，熔融共混时间为5～10min。所述双螺杆挤出机的螺杆转速为80～100r/min，螺杆长径比为35～45:1。本专利技术还提供了一种上述聚呋喃二甲酸乙二醇酯/苯甲酸钠复合材料在制备塑料制品中的应用，通过本专利技术方法制备的聚呋喃二甲酸乙二醇酯/苯甲酸钠复合材料，可通过模压、挤出、注塑、吹膜、压延、纺丝等方法成型各种不同形态的塑料制品。本专利技术所制的聚呋喃二甲酸乙二醇酯/苯甲酸钠复合材料，与现有的技术相比具有以下有益效果：(1)本专利技术所制的聚呋喃二甲酸乙二醇酯/苯甲酸钠复合材料中，苯甲酸钠作为有机成核剂，增加成核位点，降低成核诱导周期，从而加快聚合物的结晶速率和相对结晶度，缩短注塑周期；(2)由于苯甲酸钠作为有机成核剂与聚呋喃二甲酸乙二醇酯的相容性好，苯甲酸钠的加入并不影响聚呋喃二甲酸乙二醇酯的晶体结构；(3)本专利技术所制的聚呋喃二甲酸乙二醇酯/苯甲酸钠复合材料由双螺杆挤出制得，该方案制备方法简单，易于操作。附图说明图1为纯的聚呋喃二甲酸乙二醇酯和实施例1～4制备的聚呋喃二甲酸乙二醇酯/苯甲酸钠复合材料在不同等温结晶温度下的等温结晶半结晶时间t1/2；图2为纯的聚呋喃二甲酸乙二醇酯和实施例1～4制备的聚呋喃二甲酸乙二醇酯/苯甲酸钠复合材料的TGA图；图3为纯的聚呋喃二甲酸乙二醇酯和实施例1～4制备的聚呋喃二甲酸乙二醇酯/苯甲酸钠复合材料的XRD图。具体实施方式以下结合实施例和附图进一步详细地描述本专利技术，但本专利技术并不限于实施例。以下实施例中，聚呋喃二甲酸乙二醇酯的特性粘度为0.56dL/g。实施例1称取以下质量的原料：聚呋喃二甲酸乙二醇酯12g，苯甲酸钠0.12g。分别将苯甲酸钠和聚呋喃二甲酸乙二醇酯放入80℃的真空烘箱中烘干5h，然后取12g聚呋喃二甲酸乙二醇酯和0.12g苯甲酸钠，初步混合均匀后将混合物加入到双螺杆挤出机中，其熔融共混温度设置在225℃，转速设置在80r/min，混合在5min后挤出拉条，即可制得聚呋喃二甲酸乙二醇酯/苯甲酸钠复合材料，简写为PEF/SB(1wt％)。实施例2称取以下质量的原料：聚呋喃二甲酸乙二醇酯12g，苯甲酸钠0.37g。分别将苯甲酸钠和聚呋喃二甲酸乙二醇酯放入80℃的真空烘箱中烘干5h，然后取12g聚呋喃二甲酸乙二醇酯和0.37g苯甲酸钠，初步混合均匀后将混合物加入到双螺杆挤出机中，其熔融共混温度设置在225℃，转速设置在80r/min，混合在5min后挤出拉条，即可制得聚呋喃二甲酸乙二醇酯/苯甲酸钠复合材料，简写为PEF/SB(3wt％)。实施例3称取以下质量的原料：聚呋喃二甲酸乙二醇酯12g，苯甲酸钠0.63g。分别将苯甲酸钠和聚呋喃二甲酸乙二醇酯放入80℃的真空烘箱中烘干5h，然后取12g聚呋喃二甲酸乙二醇酯和0.63g苯甲酸钠，初步混合均匀后将混合物加入到双螺杆挤出机中，其熔融共混温度设置在225℃，转速设置在80r/min，混合在5min后挤出拉条，即可制得聚呋喃二甲酸乙二醇酯/苯甲酸钠复合材料，简写为PEF/SB(5w本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚呋喃二甲酸乙二醇酯/苯甲酸钠复合材料，其特征在于，按质量百分比计，包含如下组分：聚呋喃二甲酸乙二醇酯     90～99％；苯甲酸钠                 1～10％。

【技术特征摘要】
1.一种聚呋喃二甲酸乙二醇酯/苯甲酸钠复合材料，其特征在于，按质量百分比计，包含如下组分：聚呋喃二甲酸乙二醇酯90～99％；苯甲酸钠1～10％。2.根据权利要求1所述的聚呋喃二甲酸乙二醇酯/苯甲酸钠复合材料，其特征在于，所述聚呋喃二甲酸乙二醇酯的特性粘度为0.5～0.6dL/g。3.根据权利要求1所述的聚呋喃二甲酸乙二醇酯/苯甲酸钠复合材料，其特征在于，所述聚呋喃二甲酸乙二醇酯/苯甲酸钠复合材料，按质量百分比计，包含如下组分：聚呋喃二甲酸乙二醇酯95～99％；苯甲酸钠1～5％。4.一种权利要求1～3任一项所述的聚呋喃二甲酸乙二醇酯/苯甲酸钠复合材料的制备方法，其特征在于，包括：将干燥的苯甲酸钠和聚呋喃二甲酸乙二醇酯按照质量百分配比预混均...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵妮，汤兆宾，王静刚，黄骏成，龙昱，江艳华，朱锦，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33