一种PET快结晶成核促进剂的性能研究

刘伯林 金剑

中国纺织科学研究院有限公司 生物源纤维制造技术国家重点实验室 北京 100025

1 前言

聚对苯二甲酸乙二酯（PET）是一种性能优良的材料，广泛用于合成纤维、薄膜等领域。但作为工程塑料使用时，由于其加工模温度通常在110℃，PET的结晶速度太慢而造成PET 结晶不完善和不均匀，致使模塑周期延长，制品易粘在模具上，并且产生翘曲、表面粗糙无光泽、耐冲击性和耐湿热性差等问题。

在长期从事改性PET研究开发工作的基础上，通过改性PET的新型分子结构设计，合成制备出一种新型的聚酯改性共聚物，由于其良好的分子链段的柔性，可以加速PET切片的快速结晶成型，无需添加昂贵的成核剂和成核促进剂就可以解决PET作为工程塑料使用时成型困难的问题。

2 实验部分

2.1 样品

PET成核促进剂，半消光，实验室合成。

2.2 测试方法

（1）DSC 测试方法

用Perkin-Elmer Pyris 1型差示扫描量热仪测试样品的DSC升温曲线及降温曲线。DSC测试前，将样品尽可能剪成粉末后称取一定重量，封闭在样品盘中，样品重量控制在6～8mg。氮气（N2），升温速率为20℃/min，从温度30℃升温至280℃；保温5min，消除热历史，以80℃/min的降温速率降至30℃，在氮气保护下，样品以20℃/min升温至280℃；然后再以20℃/min的降温速率降至30℃，记录下各自曲线。

结晶度（Xc）按下式计算：

上述算式中，ΔHm、ΔHcc分别为切片的熔融焓与冷结晶焓是100%结晶PET的热焓，通常取125.60J/g。

（2）TGA 测试方法

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用Perkin-Elmer Pyris 7型热重分析仪测试。样品重量控制在2～8mg。氮气（N2），升温速率为20℃/min，从室温升温至800℃。

3 结果与讨论

3.1 成核促进剂的基本物性

经测试，合成的PET成核促进剂的基本物性参数见表1；DSC图谱分析数据见表2,加入15%成核促进剂的PET的结晶度明显提高，同时热结晶温度也从171.88℃明显升高到186.33℃，PET的结晶能力明显提高。

3.2 成核促进剂TGA的测试

TGA测试结果见图4、图5，从图中可得出分解5%时所对应的温度数据。成核促进剂分解5%时所对应的温度虽然降低了7℃，但都在400℃以上，对材料的热分解性能影响不大。

3.3 注塑工艺

成核促进剂的添加量为PET含量的15%。两者一起经双螺杆挤出机（挤出温度255～275℃）造粒制备改性PET塑料。经过多次实验，确定了注塑成型工艺条件。其中，干燥工艺（普通鼓风烘箱）：80℃干燥1小时，125℃干燥4～5小时，注塑成型温度：255～275℃，成型压力：40～70Mpa，模具温度：62～65℃。

模具温度62～65℃（普通PET的模具温度110～130℃），具有很好的脱模性能，很容易进行加工生产，解决了普通PET成型模温度高、结晶速度慢的难题。为日后PET作为工程塑料的大规模应用，打下了良好的基础。

3.4 结论

加入15%成核促进剂的PET的结晶度明显提高，同时热结晶温度也明显升高，PET的结晶能力提高明显。成核促进剂对PET的热性能影响不大，模具温度在62～65℃时，脱模性能良好，容易加工生产。