成核母粒在CPET片材制备中的应用.doc

1682006年中国工程塑料加工应用技术研讨会论文集成核母粒在CPET片材制备中的应用金建(中国纺织科学研究院研发中心。北京100025)摘要向PET中添加不同比例的成核母粒Nu一1，采用双螺杆挤出机通过熔融共混法制备了快速结晶PET。并 且用DSC仪研究了其结晶性能。将PET和5Nu一1混合后在片材挤出设备上挤出得到CPET片材，同样用DSC仪 研究了CPET片材、吸塑后样品和国外样品的结晶性能。结果表明，成核剂Nul是P肼良好的成核荆。Nul完 全可以应用于刺备CPET片材。CPET片材结晶性能良好，DSC数据显示其性能完全可以达到甚至超过国外产品水平，甚至还要略好，特别是在耐热性上。 关键词成核母粒CPET片材结晶性能塑料板、片材品种繁多并且用途广泛。近年来 CPET片材中的应用。通过添加5的成核母粒Nu 随着电子、包装等行业的飞速发展，国内市场对塑料 一1制备了CPET片材，并且对其结晶和耐热性能进 板、片材的需求量以每年12的速度持续增长。目 行了研究。结果发现，成核母粒Nu一1的加入提高 前我国用于生产塑料板、片材的合成树脂主要有聚 了PET片材的结晶度，大幅提高了其耐热温度。该 氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯 CPET片材可以在200下安全工作，产品达到国内 (PE)和聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等。随着经济外客户的要求。 的发展和社会的进步，人类的环保意识逐渐加强，包1实验部分 装材料对环境的影响也受到人们的关注。那些难以 11主要原料 回收并且对环境有害的包装材料如PVC，目前许多PET：7=08，上海金山石化公司； 国家已经开始限制其使用。PET是一种无毒、无味、成核母粒Nu一1：有机无机复配型，自制； 可回收利用的环境友好型热塑性树脂。PET片材符 国外CPET样品：扬州三星塑胶有限公司。合国家成型品的卫生标准要求以及国际环保要求，12仪器设备是新一代环保绿色包装材料。同时PET片材拉伸 双螺杆挤出机：SLF一35B型，南京科亚公司；强度高、阻隔性好、易于热成型，是非常理想的包装片材挤出设备：扬州三星塑胶有限公司；材料 。差示扫描量热(DSC)仪：Pyas一1型，PerkingElmer公司o 目前PET片材的种类主要有：无定型PET13制备工艺 (APET)片材、结晶型PET(CPET)片材、(；PET和发泡PET片材。其中CPET片材是用PET树脂制得将PET切片与成核母粒Nu一1按比例混合，干 燥后在双螺杆挤出机上熔融挤出、冷却、切粒，最后的结晶型片材，由于其结晶度高，因此一般为不透明干燥得到快结晶PET；再将PET与成核母粒Nu一1态。CPET突出的特点是耐高温性能好，使用温度按比例混合后在片材挤出设备上挤出得CPET片较宽，一般在一40一2000C，是制造微波炉和烤箱的材，CPET片材经过吸塑后得到容器。托盘、饭盒等的良好材料。加之CPET产品附加值14性能测试高，市场需求强劲，故是目前PET片材研究的热 结晶性能测试：在DSC仪上用铟进行温度较点12,31。正，在氮气保护下进行测试。试样约为5 nlg。将试 但是PET是一种半结晶性的高聚物，其结晶速 样从30开始以100Cmin的升温速率升至290， 率较慢，并且结晶度不完全。因此要制得高结晶度得到升温DSC曲线。在290熔融5 rain，然后再以 的耐热型CPET片材，就必须通过向纯PET中加入10min的降温速率降至30得到降温DSC曲成核剂和成核促进剂，以提高PET的结晶速率和结线。晶度HJ。而目前国内应用于CPET片材的成核剂很2结果与讨论少，主要依靠进口，且价格昂贵。21 成核母粒Nu一1对PET结晶行为的影响 笔者主要研究了新型PET成核母粒Nul在分别向PET中加入3、4和5的Nul，并金建：成核母粒在CPET片材制备中的应用169CPET片材再经过吸塑就可以得到微波炉和烤二二二允：_，_一一、二二套；一箱用的食品容器。CPET片材的结晶性能23为了将CPET片材的结晶性能和与国外产品进_-，_，_一行比较，笔者做了挤出片材、吸塑样品和国外吸塑样_-_-_一50 100 150200 250品的升降温DSC曲线，见图3，具体数据列于表2。(a)l、，一122334卯l150 2250温度050100 150 200 250(a) 温度(b)，lPET；2一含3Nu一1；3含4Nu一1；4一含5INu一1一温D$C曲线；b-降温DSC曲线图1添加不同比例Nu一1的试样的DSC曲线由图l的升温曲线可以得到冷结晶峰温瓦。和0 50 100 150 200250温度熔融峰温咒；从降温曲线可以得到熔融结晶峰温k、结晶初始温度瓦。、结晶热焓和结晶度， (b)结果列于表l。 l一挤出片材；2一吸塑样品；3一国外吸塑样品表l添加不同比例Nu一1的试样的等速升温。一升温DSC曲线；b-降温DSC曲线和等速降温DSC数据图3不同试样的DSC曲线编号kl。LkAk 表2不同试样等速升温和降温的DSC数据112932016 25751780 795 编号气毛。Lk211412234 25532179 374 l11922188 250121265 374531144 2244 25492192 357 2218I25012120 3814113O2289 25452215 33O 3 20842553 1956597从图1和表l可知，添加3、4和5的成核 从图3和表2可以看出，经过单螺杆挤出后的 母粒Nu一1后，PET的熔融结晶峰温乙和初始结 CPET的结晶性能不如经双螺杆挤出时好。但是Nu 晶温度瓦。均大幅向高温移动；而疋明显向低温移 一1的加入仍然使PET的结晶性能有明显的提高，动，过冷度k大幅降低，降幅达40一50。并且 特别是熔融结晶峰温乙。同时经过吸塑工艺后，PET结晶温度范围(乙一疋。)和结晶度大幅增加。 PET进行了二次结晶，CPET的冷结晶峰消失，这与从2号到4号的数据可知，随着Nul添加量的增 国外样品相一致。降温DSC曲线中CPET的乙为 加其结晶效果依次增加。这说明成核母粒Nul 212，而国外样品的乙为1956。C；并且CPET的 在PET结晶过程中起到了非常好的成核作用，明显 熔融结晶峰比国外的样品要更加尖锐。这都说明了 加快了PET结晶的速率并且增加了结晶度。Nu一1加入Nul后制备出的CPET的结晶性能比国外样完全可以应用于制备CPET片材。品的结晶性能还要稍好一些。22 CPET片材的制备方法耐热试验测试也证明了这点。CPET基本可以鼹；区引善辚蓄H嚣ICPET片材的制备方法见图2。 耐200的高温，而国外样品尚不能够达到。成核剂pf混合、干燥卜叫盖器器翟卜-叫之妻黼。I 3结论(1)Nul是PET良好的成核剂，可以促进和包装成品H收卷H牵引h一l托架冷却加速PET结晶；并且随着添加量的增加结晶效果也随之变好。(下转第173页)图2 CPET片材制备步骤石建江等：无卤阻燃剂的应用现状1732 The restriction of hazardous substances(RoHS)directive14 Anna H，et a1Fire and Materials，2003，27：513 许端平辽宁化工，2001(1)：430 15王建棋北京第二届阻燃技术与阻燃材料研讨会特邀报告文集4 刘玲辽宁化工，2003(1)：26北京理工大学，20045 李少康无机盐工业。2003，35(3)：ll16 Xie R，et a1Polymer Degradation and Stability。2002，78：1676 盂凡端黑龙江石油化T，1998(4)：1317 Modesfi M，d a1Polymer Degradation and Stability，2002，77：1957 Homby P R，et aiPolymer Degradation and Stability，1990，30：7318 Temo M，et a1JP09059439，19978 Camino G。et a1Polymer Degradation and Stability，1989，23：359 19 Okisaki F，d a1USP 5810914。19989 欧育湘阻燃剂制造及应用北京：兵器工业出版社，199720 Gilman J Wet a1Polymer-Clay NanocompositesNew York：John169 WileySons2000193Tramm H，et al，USP 21069381938 21 Zhu J。ct a1Chem Mater，200l，12：4649 刘芳等塑料工业，2002(5) 22 Gilman J W，ct a1Flmmability of Polymer Cky Nanocomposites 桑永，等合成树脂及塑料，2001(6)Consortium：Year One Annual Report，NISTR 531，2000mj埒 张焱，等辽宁化工，2002(8) 23 Kashiwagi，m a1Macromol Rapid Commun，2002，23：761APPLICATIoN AND PRoGRESS OF NoNHALOGEN FLAM哐RETARDANT1。Shi Jianjiang”，Chang Xianhon92，Xiao Peng(1Zhuzhou Times New Materials Technology CoLtd，Zhuzhou 412007，China；2Hunan University，Changsha 410007，China)ABSTRACT As non-halogen flameretardant is high effect，low smoke and innocuity，80 it is印pleated mo陀and moreThe article Iecommendfl the applieation and pro目ess of 80me nonhalogen fJmle-retardant simplyKEYWORDSinorganic flame retardant，chemical-expanding tlame-retardant，physical-expanding flame-retardant，nanometerflame retardant technology，application(上接第169页)用，2004，19(1)：32(2)CPET片材的结晶性能比国外产品要略2沈奇PET片材热成型技术中国塑料，2004，18(5)：71好。Nul完全可以应用于制备CPET片材。 3闵凯，陈斌APET片材生产技术上海塑料，2004(1)：25 参考文献4金建，刘伯林，钟淑芳，肖强PET沸石分子筛复合材料制备及结1 王树霞，戴钧明国内PET片材的生产开发现状合成技术及应晶行为与热性能研究中国塑料，2005，19(6)：46THE APPLICATIoNS oF PET NUCLEATION AGENT IN CPET SHEET Jin Ji锄(China Textile Acmiemy R&D Center，Beijing 100025，China)ABSTRACT Fast crystallization PET WSB prepared by using nucleating agent Nu1CPET sheet was prepared in the sheet e-quipmentne materials瓣PET and 5Nu一1crystallization properties of all the samples were studied by DSC码e r