一种聚酯功能母粒及其制备方法技术

一种聚酯功能母粒，所述聚酯功能母粒由乙二醇硅溶胶、乙二醇和对苯二甲酸经直接酯化法酯化缩聚制得；所述聚酯功能母粒中二氧化硅功能粒子的粒径为8nm～65nm；所述聚酯功能母粒中二氧化硅功能粒子含量2000ppm～10000ppm。本发明专利技术聚酯功能母粒通过直接酯化原位合成得到，制备的聚酯功能母粒中功能粒子的粒径小，分散性极佳，有效改善了聚酯母粒性能。有效改善了聚酯母粒性能。

【技术实现步骤摘要】
一种聚酯功能母粒及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种聚酯功能母粒及其制备方法，属于聚酯薄膜


技术介绍

[0002]光学聚酯(PET)薄膜广泛用于新型显示行业领域，其优异的综合性能，尤其是透光率、雾度、清晰度等突出的光学性能，随着平板显示、节能减排及光伏发电等新能源的迅猛发展，越来越显示出其独特的优势。光学膜光学特性的重要决定因素是光学膜的结晶度。在聚酯薄膜的加工过程中，晶形和结晶度不断变化，这需要严格控制。通常为此而进行PET性能调控的方法主要有三种：(1)与聚合物共混：将PET与一些聚合物进行共混制备成均匀的复合材料来有效地改善PET的结晶性能或力学性能。(2)共聚：将一种或多种组分加入PET中，使其分子链中引入新的结构单元，最终制备成一种全新的聚合物，也可以提高PET的某些性能。(3)添加结晶成核剂或成核促进剂：添加结晶成核剂能够快速提高PET结晶速率，改善PET的结晶性能，使PET组织结构均匀，从而改善PET的相关性能。这是最简单、最有效的方法之一。目前，行业内通过此法生产功能母粒时多采用双螺杆共混的方法，成核剂粉体或者分散液通过在熔融状态下简单的物理混合以实现粒子的添加。而这类方法在生产过程中，大粒径粒子添加效果显著，已能够明显改善聚酯薄膜自粘等问题，但在小粒径粒子、尤其是一百纳米以下纳米粒子的添加常常会出现分散性差、团聚等问题，目前并没有较好的解决办法。
[0003]现有技术中，研发人员为改善这一状况做了较多工作。CN101333329A公开的“低雾度双向拉伸聚酯薄膜用聚酯的制备方法”，系在聚酯合成过程中加入与聚酯折射率相近的硫酸钡制备光学聚酯母粒，雾度由6％～7％降低至2％～3％，摩擦系数相当；(3)CN101284435A公开的“一种透明聚酯薄膜及其制造方法”，通过纳米级与微米级无机开口剂的复配，包括二氧化硅、硫酸钡、滑石粉、高岭土等制备光学聚酯母粒，纳米颗粒起到成核剂作用，提高结晶速率，减小球晶大小，进一步提高薄膜的光学性能，微米无机粒子则解决聚酯薄膜的收卷与分切性。尽管已有以上相关报道方法提升光学聚酯母粒在薄膜中的应用效果，但微米级开口剂应用于印制电路板用干膜、陶瓷电容器用离型膜以及偏光片用离型膜与保护膜等薄型光学薄膜，会导致薄膜存在的表面平整度差、雾度高等问题，同时存在无机粒子的纳米化处理方法不成熟、纳米粒子在聚酯中的分散均匀性较差以及微、纳米颗粒尺寸大小、添加量、微纳米比例等对聚酯光学性能与开口特性影响较大等问题，产业化生产还有较大难度。
[0004]专利CN113956448A采用将水解法制备获得的大粒径硅溶胶在合成反应中途加入到反应体系中，粒子在母粒中作为防粘连剂实现性能提升。该专利提供一种大粒径粒子作为开口剂在功能母粒合成中的应用，实现了大粒径粒子在母粒中的稳定分布，却未能明显对结晶度进行改善，所采用的粒子合成水解法功能母粒制备适用于大粒径粒子合成，无法用于小粒径功能粒子母粒的合成制备。
[0005]综上，目前聚酯功能母粒中通常功能粒子粒径大，添加量高，降低透光率，影响光
学性能；纳米粒子分散性差，易团聚形成大颗粒，在光学膜中形成晶点等弊病，严重光学膜各项性能；目前主流应用的双螺杆挤出法往往只能用于制备粒子添加量较高(＞10000ppm)的功能母粒；合成反应中途进行粒子的添加，反应过程复杂，且反应体系温度高、活性大，粒子加入过程中容易出现分散效果不佳的现象。现有粒子溶液添加法中，为保持粒子分散性，常添加一些稳定剂等添加剂，对母粒的最终性能有一定的影响。

技术实现思路

[0006]本专利技术为克服现有技术弊端，提供一种聚酯功能母粒及其制备方法，聚酯功能母粒通过直接酯化原位合成得到，制备的聚酯功能母粒中功能粒子的粒径小，分散性极佳，有效改善了聚酯母粒性能。
[0007]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0008]一种聚酯功能母粒，所述聚酯功能母粒由乙二醇硅溶胶、乙二醇和对苯二甲酸经直接酯化法酯化缩聚制得，直接酯化法原位进行PET合成，能够有效控制粒子添加量；所述聚酯功能母粒中二氧化硅功能粒子的粒径为8nm～65nm，小粒径功能粒子对雾度影响小，提升透光率，并有效改善结晶度；所述聚酯功能母粒中二氧化硅功能粒子含量2000ppm～10000ppm，原位聚合法特有的低浓度控制，解决双螺杆挤出法无法制备分散性良好低浓度母粒的问题。
[0009]上述聚酯功能母粒，所述聚酯母粒的特性粘度为0.66
±
0.05dL/g、端羧基含量≤24.0
±
3.0mol/t、二甘醇含量为1.0
±
0.15wt％。
[0010]一种聚酯功能母粒的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0011]S1.小粒径硅溶胶的制备：
[0012]在反应容器中加入硅酸钠溶液和水按比例1：(3～6)搅拌均匀，得到混合溶液A；将混合溶液A通过填充了氢型强酸性阳离子交换树脂的色谱柱进行离子交换，得到溶液B；室温条件下，向反应器中按1：(3～5)：(7～9)的比例加入甲基硅酸钠溶液、硅酸钠溶液和水，混合均匀后，得到溶液C；在75℃～90℃的温度下，向溶液C中缓慢滴加得到的溶液B，滴加完成后保温反应1～3h，得到溶胶D；
[0013]步骤S1的制备方法下，能够进行粒径在8nm～65nm的功能粒子的合成。此粒径级别的粒子在PET拉膜生产过程中能够有效增加成核中心，改善聚酯薄膜结晶度条件，使得PET薄膜的各项性能进一步提升。同时，由于粒径级别在百纳米量级下，对PET薄膜的雾度无影响，在添加功能粒子的条件下保证PET薄膜的透光率等光学性能。
[0014]S2.乙二醇硅溶胶的制备：
[0015]将步骤S1中获得溶胶D通过蒸馏法进行溶剂替换为乙二醇，并通过超滤法浓缩制得10～30wt％的乙二醇溶剂硅溶胶E；
[0016]步骤S2实现乙二醇分散小粒径硅溶胶的制备，确保功能粒子在反应体系中的稳定分散，有效改善粉体分散法所面临的分散性差等问题。该乙二醇硅溶胶合成过程中未添加额外催化剂等添加剂，避免了多余物质对后续合成反应的影响。
[0017]S3.聚酯功能母粒的制备：
[0018]将10～30质量份乙二醇溶剂硅溶胶E、500质量份对苯二甲酸、270～290质量份乙二醇、0.2～0.3质量份催化剂、0.08～0.09质量份稳定剂加入到反应釜中，搅拌均匀后，加
热到230～265℃，进行酯化反应2～4h；再将反应釜中的所有物料在温度265～285℃、抽真空至压力小于160Pa下进行缩聚反应2～5h，反应结束后经冷却收料、切粒，制得聚酯功能母粒。
[0019]步骤S3是功能母粒直接酯化法的合成过程，反应过程中乙二醇硅溶胶直接作为反应物加入反应体系，体系稳定性良好，粒子能够在反应体系中稳定分散。该步骤中反应釜中反应体系无需中途添加物料，也无需进行反应釜转移，功能母粒按步骤能够一次合成制备。原位合成法解决双螺杆挤出法所面临的分散差、浓度高等问题，控制精确度高，粒子添加量准确本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚酯功能母粒，其特征在于：所述聚酯功能母粒由乙二醇硅溶胶、乙二醇和对苯二甲酸经直接酯化法酯化缩聚制得；所述聚酯功能母粒中二氧化硅功能粒子的粒径为8nm～65nm；所述聚酯功能母粒中二氧化硅功能粒子含量2000ppm～10000ppm。2.根据权利要求1所述的聚酯功能母粒，其特征在于：所述聚酯母粒的特性粘度为0.66
±
0.05dL/g、端羧基含量≤24.0
±
3.0mol/t、二甘醇含量为1.0
±
0.15wt％。3.一种如权利要求1所述的聚酯功能母粒的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：S1.小粒径硅溶胶的制备：在反应容器中加入硅酸钠溶液和水按比例1：(3～6)搅拌均匀，得到混合溶液A；将混合溶液A通过填充了氢型强酸性阳离子交换树脂的色谱柱进行离子交换，得到溶液B；室温条件下，向反应器中按1：(3～5)：(7～9)的比例加入甲基硅酸钠溶液、硅酸钠溶液和水，混合均匀后，得到溶液C；在75℃～90℃的温度下，向溶液C中缓慢滴加得到的溶液B，滴...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞晓，程龙宝，王旭亮，刘玉磊，刘广辉，周然，
申请(专利权)人：合肥乐凯科技产业有限公司，
类型：发明
国别省市：