[发明专利]一种提高缩聚物性能与熔体强度的母粒及其制备方法

说明书

本发明提供了一种提高缩聚物性能与熔体强度的母粒，其主要成分就是被应用的缩合聚合物本身或是同一类的聚合物，另一部分为结构设定的起枝化作用的多功能团化合物，两者通过化学键，键合在一起成为功能化母粒。在产品制备过程中根据产品对于枝化度的需求，作为母粒添加在原料中，让缩合聚合物原料直接在加工过程中原位达到制品加工过程要求的熔体强度，成为高品质的制品。其适用范围包括回收原料在内，原料完全不受限制，而且在加工过程中几乎不存在相容性问题。可以广泛用作为尼龙、聚酯、聚乳酸等材料的功能化母粒，令通用的缩合聚合物包括回收材料在内，均可以制备成高性能发泡、熔融纺丝以及薄膜制品。

技术领域

本发明涉及聚合物，特别涉及一种提高缩聚物性能与熔体强度的母粒及其制备方法。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸1,3丙二醇酯(PTT)、聚对苯二甲酸1,4丁二醇酯(PBT)等聚酯树脂；尼龙6、尼龙66、尼龙610等尼龙树脂以及聚乳酸(PLA)等都是应用极为广泛的缩合聚合物。有鉴于它们或者具备良好的力学性能、耐高温性能，或者具有无可比拟的可生物降解的性能，因而大量用于制备纤维、薄膜、器皿以及工程塑料领域。

然而，由于这类缩合聚合物的分子量都较小，又都极易水解，因而缩合聚合物一般一旦熔融后即黏度很低，在加工制备瓶、罐、器皿以及双轴拉伸薄膜方面屡屡遭遇困难，必须采用固体增黏的树脂。此外，由于这类树脂极易水解，所以加工一遍后的边角料以及回收料几乎都无法再重新使用，因而造成大量三废。

再者，作为未来环保之星的PLA树脂，其具有与PET相似的物理特性，不仅具有高结晶性，还具有相似的透明性，高耐热性和高强度，且无需特殊的设备和操作工艺，使用常规的加工工艺便可进行纺丝。但其熔融纺丝较PET更为困难，主要表现在PLA的热敏性和熔体高黏度之间的矛盾。例如可用于纺丝的PLA相对分子量达10万左右，但其在熔点时黏度相当高，因而必须提高纺丝成形时的温度，但在相对高温时又极易发生降解，因而导致纺丝成型的温度范围极窄。

此外，鉴于缩合聚合物具有良好的力学性能、耐高温性能以及可生物降解的性能，希望将它们更多地应用于发泡领域，替代目前市场上正在超大量使用的聚氨酯、聚苯乙烯、聚乙烯等泡沫塑料，以减轻对于石油资源枯竭的担心以及面临的灾害性环保压力。因此，除了聚丙烯外，PET和PLA被认为是最有发展潜力，有望替代目前泡沫产品的热塑性树脂。

然而若要克服上述诸多的弊病以及开发新的应用，都有赖于令缩聚树脂的熔体强度能够得到有效地提高，而提高的主要途径之一就是在缩聚树脂的分子链中引入长支链化(LCB)结构。为了令PET形成LCB结构，可以在其聚合过程中引入。例如发明专利CN102492124A提供了一种以芳香族二羧酸或其衍生物、二元醇和多官能团扩链剂为原料，在催化剂存在下直接酯化熔融缩聚反应得到的长链支化聚酯的方法。发明专利CN102492123A提供了一种以芳香族二羧酸或其衍生物、二元醇和多元酸、多元酯的多官能团枝化、扩链剂为原料，在催化剂存在下直接酯化熔融缩聚反应得到的长链支化聚酯。然而，对于这种多官能团的聚合反应，在聚合过程中容易生成大量的凝胶，有时凝胶含量会达到40％以上，大大影响了树脂的加工性能和力学性能。专利CN102844336A公开了在缩合聚合物聚合过程中添加的一种扩链剂的制备技术，其由至少一官能(甲基)丙烯酸单体与至少一苯乙烯单体、取代苯乙烯单体、(甲基)丙烯酸或任意两种或以上的上述物质的混合物聚合而成。该类技术的确可以制备高熔体强度的缩合聚合物，但对于既有树脂以及大量回收与复用的树脂都无能为力了。