一种快速结晶聚酯材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种快速结晶聚酯材料及其制备方法与应用，属于高分子材料技术领域。本发明专利技术有机成核剂的结构式为HO‑R

【技术实现步骤摘要】
一种快速结晶聚酯材料及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种快速结晶聚酯材料及其制备方法与应用，属于高分子材料

技术介绍
聚酯材料由于具有绿色环保、原料来源广、加工方便、质量轻等突出优点，在各领域均有十分广泛的应用前景。但是聚酯材料也有一些内在缺点(如材料强度低、耐热性差、结晶性能差)限制了其更广泛的发展和应用，尤其作为工程材料的应用。目前提高含聚合物结晶速率的方法主要有：共混法，例如加入其他高聚物(如尼龙)，以改善结晶性能。此法需要引入高含量的其他聚合物组分从而可能改变含聚合物原本的物性。共聚法，在合成含聚合物过程中引入少量柔性链段(如PEG)。此法易降低制品的力学强度、模量等机械性能，且成本较高；复旦大学高分子科学系成功制备出了基于乳酸和丙氨酸的聚合物酰胺共聚物，所得共聚物表现出良好的降解性能。另一种最简单常用的方法是加入结晶促进剂、成核剂，此法效果较好，可提高聚合物材料强度、耐热性、结晶性能。目前人们主要通过添加无机类或有机羧酸盐类结晶成核剂来改善含芳香环酯类聚合物的结晶行为，无机成核剂通常是指用于聚合物的无机填料、金属氧化物、碳纳米管等，利用其高表面能、高比表面积使得聚合物熔体分子链在其表面有序排列、生长实现物理成核。该类成核剂成本较低，但是成核效果欠佳，而且与的相容性比较差，容易发生团聚，添加量高时，会影响的机械性能和制品外观，大大限制了其应用。无机类成核剂的使用还可能影响含聚合物的成纤性能，尤其不利于超细纤维的制备。有机羧酸盐是通过与含聚合物的端酯基相互作用形成晶核，诱导酯类聚合物结晶，从而提高聚合物的结晶速率。但是有机羧酸盐的存在会导致酯类聚合物的分子量降低(降解)，从而导致材料的力学性能下降。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本专利技术提供了一种快速结晶聚酯材料及其制备方法与应用。本专利技术的第一个目的是提供了一种聚酯材料，所述聚酯材料，按照重量份数配比，包括如下组分：聚酯100份，有机成核剂0.05～5份；所述有机成核剂具有式(I)或式(II)所示的结构：HO-R1-NH-C(O)-C(O)-NH-R1-OH式(I)，HO-R2-NH-C(O)-C(O)-NH-R3-NH-C(O)-C(O)-NH-R2-OH式(II)，其中，R1为碳原子数为1～18的烷基、环状烷基、未取代苯基或者有取代苯基；R2为碳原子数为1～18的烷基、环状烷基、未取代苯基或者有取代苯基；R3为碳原子数为1～20的烷基、碳原子数为2～20的酯基、环状烷基、未取代的苯基、一个或者多个取代基取代的苯基、一个或者多个芳香环取代的烃基、杂环基和一个或者多个取代基取代的杂环基中的一种。在本专利技术的一种实施方式中，所述聚酯为对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、己二酸丁二醇酯、聚乙醇酸、聚3-羟基丁酸酯-co-3-羟基己酸酯、聚乳酸和聚己内酯及上述聚合物单体共聚物中的至少一种。在本专利技术的一种实施方式中，所述有机成核剂的重量份数优选0.5-1份。在本专利技术的一种实施方式中，所述R1或者R2优选碳原子数为2-6的烷基。进一步优选C4-6的烷基。在本专利技术的一种实施方式中，所述R3优选碳原子数为2-6的烷基。在本专利技术的一种实施方式中，所述聚酯材料还包括如下组分：0.1-2份热稳定剂、0.05-2份抗氧剂、0.1-2份润滑剂。在本专利技术的一种实施方式中，热稳定剂选自：硬脂酸钙、硬脂酸铝、硬脂酸钡、顺丁烯二酸酐；抗氧剂选自：四季戊四醇酯、茶多酚、植酸、抗坏血酸、抗坏血酸棕榈酸酯、生育酚、黄酮类、丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯、叔丁基对苯二酚；润滑剂选自：环氧大豆油、硅油、脂肪酸酰胺、油酸、聚酯、合成酯、羧酸。本专利技术还提供了一种制备上述聚酯材料的方法，包括以下步骤：首先将各组份按照配比预混均匀，得到混合物料；然后将该混合物料进行熔融共混，得到可快速结晶的聚酯材料。在本专利技术的一种实施方式中，所述熔融共混温度为聚合物熔点以上1-50℃，共混时间为1～10分钟。在本专利技术的一种实施方式中，所述熔融共混是在密炼机或者螺杆挤出机下进行的。在本专利技术的一种实施方式中，所述密炼机的转子转速为30rpm～150rpm，优选50rpm～100rpm。在本专利技术的一种实施方式中，所述螺杆挤出机可以是单螺杆挤出机或者双螺杆挤出机，螺杆的转速为50rpm～400rpm，优选100rpm～300rpm。在本专利技术的一种实施方式中，R2和R3可以是相同或者不同的基团。在本专利技术的一种实施方式中，R2中有取代苯基中的取代基包括：卤素、C1-8烷基、C1-8烷氧基、C1-8卤代烷基。在本专利技术的一种实施方式中，R3中苯基、杂环基上的取代基分别独立的选自：卤素、C1-8烷基、C1-8烷氧基、C1-8卤代烷基。在本专利技术的一种实施方式中，所述有机成核剂分子之间由于强烈的氢键作用，具有很高的熔点，其熔点和结晶温度可通过改变R1、R2或R3的长度和位阻大小而得到控制。在本专利技术的一种实施方式中，所述有机成核剂的熔点在160℃～350℃之间。本专利技术的第三个目的是提供一种有机成核剂，所述有机成核剂具有式(I)或式(II)所示的结构：HO-R1-NH-C(O)-C(O)-NH-R1-OH式(I)，HO-R2-NH-C(O)-C(O)-NH-R3-NH-C(O)-C(O)-NH-R2-OH式(II)，其中，R1为碳原子数为环状烷基、未取代苯基或者有取代苯基；R2为碳原子数为1～18的烷基、环状烷基、未取代苯基或者有取代苯基；R3为碳原子数为1～20的烷基、碳原子数为2～20的酯基、环状烷基、未取代的苯基、一个或者多个取代基取代的苯基、一个或者多个芳香环取代的烃基、杂环基和一个或者多个取代基取代的杂环基中的一种。本专利技术的第四个目的是提供一种制备上述有机成核剂的方法，所述方法包括如下过程：利用乙二酸二酯与醇胺与醇胺化合物反应，即得式(I)所示的有机成核剂；或者，(1)利用乙二酸二酯与二元胺化合物反应制得中间体A，所述中间体A的结构如式(III)所示：RO-C(O)-C(O)-NH-R3-NH-C(O)-C(O)-OR式(III)，(2)将步骤(1)所得中间体A与醇胺化合物反应，即得式(II)所示的有机成核剂；其中，R为C1-4烷基。在本专利技术的一种实施方式中，所述醇胺化合物的结构是为NH2-R2-OH；其中，R2为碳原子数为1～18的烷基、环状烷基、未取代苯基或者有取代苯基。在本专利技术的一种实施方式中，所述醇胺化合物为碳原子数是1-18的醇胺化合物中的任意一种；可选乙醇胺、丙醇胺、丁醇胺、己醇胺、葵醇胺、十一烷醇胺、十二烷醇胺中任意一种。在本专利技术的一种实施方式中，所述二元胺化合物的结构是为NH2-R3-NH2；R3为碳原子数为1～20的烷基、碳原子数为2～20的酯基、环状烷基、未取代的苯基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚酯材料，其特征在于，所述聚酯材料，按照重量份数配比，包括如下组分：聚酯100份，有机成核剂0.05～5份；/n所述有机成核剂具有式(I)或式(II)所示的结构：/nHO-R

【技术特征摘要】
1.一种聚酯材料，其特征在于，所述聚酯材料，按照重量份数配比，包括如下组分：聚酯100份，有机成核剂0.05～5份；
所述有机成核剂具有式(I)或式(II)所示的结构：
HO-R1-NH-C(O)-C(O)-NH-R1-OH式(I)，
HO-R2-NH-C(O)-C(O)-NH-R3-NH-C(O)-C(O)-NH-R2-OH式(II)，
其中，R1为碳原子数为1～18的烷基、环状烷基、未取代苯基或者有取代苯基；
R2为碳原子数为1～18的烷基、环状烷基、未取代苯基或者有取代苯基；
R3为碳原子数为1～20的烷基、碳原子数为2～20的酯基、环状烷基、未取代的苯基、一个或者多个取代基取代的苯基、一个或者多个芳香环取代的烃基、杂环基和一个或者多个取代基取代的杂环基中的一种。


2.根据权利要求1所述的聚酯材料，其特征在于，所述聚酯为对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、己二酸丁二醇酯、聚乙醇酸、聚3-羟基丁酸酯-co-3-羟基己酸酯、聚乳酸和聚己内酯及上述聚合物单体共聚物中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的聚酯材料，其特征在于，所述聚酯材料还包括如下组分：0.1-2份热稳定剂、0.05-2份抗氧剂、0.1-2份润滑剂。


4.一种制备权利要求1-3任一项所述的聚酯材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：首先将各组份按照配比预混均匀，得到混合物料；然后将该混合物料进行熔融共混，得到可快速结晶的聚酯材料。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述熔融共混的温度为聚合物熔点以上1-50℃；共混时间为1～10分钟。


6.一种有机成核剂，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丕明，余鳗漫，徐鹏武，杨伟军，潘锦涛，陈明清，白绘宇，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32