專利名稱：：一種具有高熔體強(qiáng)度的聚酯泡沫復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于高分子材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種具有高熔體強(qiáng)度，可適用于做聚酯泡沫塑料的復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：泡沫塑料是由大量氣體微孔分散于固體塑料中而形成的一類高分子材料，具有質(zhì)輕、隔熱、吸音、減震等特性，用途很廣。發(fā)泡成型已成為塑料加工中的一個重要領(lǐng)域。20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的結(jié)構(gòu)泡沫塑料，以芯層發(fā)泡、皮層不發(fā)泡為特征，外硬內(nèi)韌，比強(qiáng)度(以單位質(zhì)量計的強(qiáng)度)高，耗料省，日益廣泛地代替木材用于建筑和家具工業(yè)中。聚烯烴的化學(xué)或輻射交聯(lián)發(fā)泡技術(shù)取得成功，使泡沫塑料的產(chǎn)量大幅度增加。經(jīng)共混、填充、增強(qiáng)等改性塑料制得的泡沫塑料，具有更優(yōu)良的綜合性能，能滿足各種特殊用途的需要。聚酯材料如PBT、PTT、PET、PEN等，憑借其優(yōu)異的性能和低廉的價格，被廣泛應(yīng)用于合成纖維薄膜工業(yè)和工程塑料領(lǐng)域。然而，其在泡沫塑料方面的應(yīng)用一直發(fā)展緩慢，這主要是由于其熔體強(qiáng)度較低。在熔融狀態(tài)下，它形成的泡沫極易破裂，難以形成具有封閉孔結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)度泡沫?，F(xiàn)在市場上的泡沫塑料產(chǎn)品主要有高抗沖聚苯乙烯泡沫，聚氨酯(軟泡或者硬泡)和聚烯烴泡沫，他們被廣泛用來制作絕緣材料，包裝材料，飲料杯和盛食物的容器。這些材料在使用時或多或少的都存在不足，最主要的是這些材料的使用溫度較低，接近甚至低于IO(TC，而加熱或者蒸煮食物溫度一般都要高于IO(TC，所以用這種材料做食物支撐物都會導(dǎo)致材料被破壞，或者食物被污染。這也嚴(yán)重限制了泡沫塑料在高溫方面的應(yīng)用。芳香族聚酯材料如PBT、PTT、PET、PEN等，具有較高的熔融溫度，其熔點(diǎn)一般在220°C以上，遠(yuǎn)高于一般的蒸煮溫度。所以如果將其做成泡沫塑料，無疑將具有重要的市場前景。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種具有高熔體強(qiáng)度的聚酯泡沫復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種具有高熔體強(qiáng)度的聚酯泡沫復(fù)合材料，其特征在于，包括以下成分和含量(重量份)芳香族二甲酸二甲酯a，"-脂肪族二醇無機(jī)金屬或非金屬氧化物催化劑加工助劑100，180-2.3-0.2-250，10.8，1.5，12.5。所述的芳香族二甲酸二甲酯包括l，2-苯二甲酸二甲酯、l，3-苯二甲酸二甲酯、1，4-苯二甲酸二甲酯或2，6-萘二甲酸二甲酯中的一種或幾種。所述的a，"-脂肪族二醇為C廠C5二醇，如乙二醇，丙二醇，丁二醇或戊二醇中的3一種或幾種。所述的無機(jī)金屬或非金屬氧化物為表面富羥基的Ti02，Si02，ZnO，A1203，MgO，F(xiàn)e203，Mn02，Ca0中的一種或幾種。所述的無機(jī)金屬或非金屬氧化物，其粒徑范圍為201500nm。所述的催化劑包括醋酸錳，醋酸鋅，醋酸鈣，醋酸鈷，醋酸鎂，鈦酸四丁酯，Sb203中的一種或幾種。所述的加工助劑選自市售常用助劑，包括抗氧劑、防老化劑、光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑、脫模劑、顏料、潤滑劑以及消光劑中的一種或幾種?！N具有高熔體強(qiáng)度的聚酯泡沫復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，該方法按下面步驟進(jìn)行(1)芳香族二甲酸二甲酯與a，"-脂肪族二醇在催化劑的催化作用下，在反應(yīng)釜中常壓，16020(TC下發(fā)生酯交換反應(yīng)，反應(yīng)48小時直至不再有甲醇餾出為止；a，"-脂肪族二醇與芳香族二甲酸二甲酯的摩爾比為1.82.8;催化劑的用量為a，"-脂肪族二醇與芳香族二甲酸二甲酯總重量的0.050.7%;(2)酯交換反應(yīng)完成后，加入無機(jī)金屬或非金屬氧化物和加工助劑，溫度緩慢升至200230°C，壓力降至0.010.05MPa，反應(yīng)1小時，隨后再將體系溫度升到230270°C，壓力緩慢降至2070Pa，維持36小時；(3)通入氮?dú)鈱Ⅲw系壓力升至36MPa，出料、拉條、冷卻、切粒、烘干；(4)將上述所得復(fù)合材料置于固相縮聚反應(yīng)裝置發(fā)生固相縮聚反應(yīng)1248小時，得到滿足粘度要求的最終產(chǎn)品。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明無機(jī)物表面的氫氧根基團(tuán)與聚酯兩端的羥基發(fā)生反應(yīng)，從而使部分聚酯分子鏈接枝到無機(jī)物表面。本復(fù)合材料與純聚酯相比具有較高的熔體強(qiáng)度，加入發(fā)泡劑后即可制得泡沫塑料。該泡沫塑料的使用溫度比一般泡沫塑料高80100度，且具有高強(qiáng)度的特點(diǎn)，適用于一般泡沫塑料不能勝任的高溫環(huán)境。目前國內(nèi)外耐高溫領(lǐng)域的泡沫塑料還處于空白，所以本發(fā)明具有較好的市場發(fā)展前景。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1776.8g1，2_苯二甲酸二甲酯，541.2mL乙二醇和催化劑醋酸鋅、鈦酸四丁酯(各300卯m)加入到聚合釜中(注此聚合釜安裝有攪拌裝置，氮?dú)廨斎胙b置和分餾裝置)，溫度升到19(TC，反應(yīng)4小時直至不再有甲醇餾出為止。向體系中加入50g粒徑為50nm的表面富羥基的Ti02和抗氧劑(168)8g，防老化劑UV-2342g，亞磷酸酯4g，溫度緩慢升至230°C，壓力降至0.01MPa，反應(yīng)1小時。隨后，將體系升溫至26(TC，壓力降至30Pa，繼續(xù)反應(yīng)3小時。通入氮?dú)?，將體系壓力升至3MPa，出料，拉條，冷卻，切粒，烘干。將所得復(fù)合材料置于固相縮聚反應(yīng)裝置反應(yīng)12小時，得到滿足粘度要求的最終產(chǎn)品。實(shí)施例21425.6g2，6_萘二甲酸二甲酯，994.8mL丙二醇和催化劑醋酸錳、鈦酸四丁酯(各1580卯m)加入到聚合釜中(注此聚合釜安裝有攪拌裝置，氮?dú)廨斎胙b置和分餾裝置)，溫度升到16(TC，反應(yīng)5小時直至不再有甲醇餾出為止。向體系中加入100g粒徑為20nm的表面富羥基的Si02和抗氧劑(168)9g，六甲基磷酰三胺3g，亞磷酸酯3g，溫度緩慢升至200°C，壓力降至0.02MPa，反應(yīng)1小時。隨后，將體系升溫至23(TC，壓力降至20Pa，繼續(xù)反應(yīng)3小時。通入氮?dú)?，將體系壓力升至3MPa，出料，拉條，冷卻，切粒，烘干。將所得復(fù)合材料置于固相縮聚反應(yīng)裝置反應(yīng)24小時，得到滿足粘度要求的最終產(chǎn)品。實(shí)施例3776.8g1，3-苯二甲酸二甲酯，785.4mL丁二醇和催化劑醋酸鈣、鈦酸四丁酯(各815卯m)加入到聚合釜中(注此聚合釜安裝有攪拌裝置，氮?dú)廨斎胙b置和分餾裝置)，溫度升到20(TC，反應(yīng)8小時直至不再有甲醇餾出為止。向體系中加入110g粒徑為1500nm的表面富羥基的Fe203和抗氧劑(1010)9g，防老化劑UV-2342g，亞磷酸酯2g，溫度緩慢升至23(TC，壓力降至0.03MPa，反應(yīng)1小時。隨后，將體系升溫至270°C，壓力降至70Pa，繼續(xù)反應(yīng)6小時。通入氮?dú)?，將體系壓力升至6MPa，出料，拉條，冷卻，切粒，烘干。將所得復(fù)合材料置于固相縮聚反應(yīng)裝置反應(yīng)48小時，得到滿足粘度要求的最終產(chǎn)品。實(shí)施例41165.2g1，4-苯二甲酸二甲酯，811.4mL戊二醇和催化劑醋酸鈷、鈦酸四丁酯(各620卯m)加入到聚合釜中(注此聚合釜安裝有攪拌裝置，氮?dú)廨斎胙b置和分餾裝置)，溫度升到175t:，反應(yīng)6小時直至不再有甲醇餾出為止。向體系中加入150g粒徑為800nm的表面富羥基的A1203和抗氧劑(168和1010質(zhì)量比1:1)10g，六甲基磷酰三胺3g，硫醇銻復(fù)合熱穩(wěn)定劑3g，溫度緩慢升至215t:，壓力降至0.04MPa，反應(yīng)1小時。隨后，將體系升溫至245°C，壓力降至42Pa，繼續(xù)反應(yīng)5小時。通入氮?dú)?，將體系壓力升至5MPa，出料，拉條，冷卻，切粒，烘干。將所得復(fù)合材料置于固相縮聚反應(yīng)裝置反應(yīng)15小時，得到滿足粘度要求的最終產(chǎn)品。實(shí)施例51165.2g1，2-苯二甲酸二甲酯，994.8mL丙二醇和催化劑醋酸鎂、鈦酸四丁酯(各1035卯m)加入到聚合釜中(注此聚合釜安裝有攪拌裝置，氮?dú)廨斎胙b置和分餾裝置)，溫度升到183t:，反應(yīng)7小時直至不再有甲醇餾出為止。向體系中加入100g粒徑為1020nm的表面富羥基的ZnO和抗氧劑(1010)9g，防老化劑UV-2344g，亞磷酸酯5g，溫度緩慢升至22(TC，壓力降至0.05MPa，反應(yīng)1小時。隨后，將體系升溫至250°C，壓力降至50Pa，繼續(xù)反應(yīng)4小時。通入氮?dú)?，將體系壓力升至3MPa，出料，拉條，冷卻，切粒，烘干。將所得復(fù)合材料置于固相縮聚反應(yīng)裝置反應(yīng)30小時，得到滿足粘度要求的最終產(chǎn)品。實(shí)施例61165.2g1，3-苯二甲酸二甲酯，1178.8mL丁二醇和催化劑醋酸鋅、513203(各1459卯m)加入到聚合釜中(注此聚合釜安裝有攪拌裝置，氮?dú)廨斎胙b置和分餾裝置)，溫度升到167t:，反應(yīng)5.5小時直至不再有甲醇餾出為止。向體系中加入100g粒徑為330nm的表面富羥基的MgO和抗氧劑(168和1010質(zhì)量比1:1)8g，防老化劑UV-2343g，亞磷酸酯6g，溫度緩慢升至21(TC，壓力降至0.02MPa，反應(yīng)1小時。隨后，將體系升溫至24(TC，壓力降至60Pa，繼續(xù)反應(yīng)3小時。通入氮?dú)?，將體系壓力升至4MPa，出料，拉條，冷卻，切粒，烘干。將所得復(fù)合材料置于固相縮聚反應(yīng)裝置反應(yīng)36小時，得到滿足粘度要求的最終產(chǎn)品。表1實(shí)施例1-6復(fù)合材料的熔體強(qiáng)度(N)5<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求一種具有高熔體強(qiáng)度的聚酯泡沫復(fù)合材料，其特征在于，包括以下成分和含量(重量份)芳香族二甲酸二甲酯100，α，ω-脂肪族二醇180～250，無機(jī)金屬或非金屬氧化物2.3～10.8，催化劑0.2～1.5，加工助劑1～2.5。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有高熔體強(qiáng)度的聚酯泡沫復(fù)合材料，其特征在于，所述的芳香族二甲酸二甲酯包括l，2-苯二甲酸二甲酯、l，3-苯二甲酸二甲酯、l，4-苯二甲酸二甲酯或2，6-萘二甲酸二甲酯中的一種或幾種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有高熔體強(qiáng)度的聚酯泡沫復(fù)合材料，其特征在于，所述的a，"-脂肪族二醇為C廠C5二醇，如乙二醇，丙二醇，丁二醇或戊二醇中的一種或幾種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有高熔體強(qiáng)度的聚酯泡沫復(fù)合材料，其特征在于，所述的無機(jī)金屬或非金屬氧化物為表面富羥基的Ti02，Si02，ZnO，A1203，MgO，F(xiàn)e203，Mn02，CaO中的一種或幾種。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種具有高熔體強(qiáng)度的聚酯泡沫復(fù)合材料，其特征在于，所述的無機(jī)金屬或非金屬氧化物，其粒徑范圍為201500nm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有高熔體強(qiáng)度的聚酯泡沫復(fù)合材料，其特征在于，所述的催化劑包括醋酸錳，醋酸鋅，醋酸鈣，醋酸鈷，醋酸鎂，鈦酸四丁酯，Sb203中的一種或幾種。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有高熔體強(qiáng)度的聚酯泡沫復(fù)合材料，其特征在于，所述的加工助劑選自市售常用助劑，包括抗氧齊U、防老化齊U、光穩(wěn)定齊IJ、熱穩(wěn)定齊IJ、脫模齊IJ、顏料、潤滑劑以及消光劑中的一種或幾種。8.—種權(quán)利要求1所述具有高熔體強(qiáng)度的聚酯泡沫復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，該方法按下面步驟進(jìn)行(1)芳香族二甲酸二甲酯與a，"-脂肪族二醇在催化劑的催化作用下，在反應(yīng)釜中常壓，16020(TC下發(fā)生酯交換反應(yīng)，反應(yīng)48小時直至不再有甲醇餾出為止；a，脂肪族二醇與芳香族二甲酸二甲酯的摩爾比為1.82.8;催化劑的用量為a，"-脂肪族二醇與芳香族二甲酸二甲酯總重量的0.050.7%;(2)酯交換反應(yīng)完成后，加入無機(jī)金屬或非金屬氧化物和加工助劑，溫度緩慢升至200230°C，壓力降至0.010.05MPa，反應(yīng)1小時，隨后再將體系溫度升到230270°C，壓力緩慢降至2070Pa，維持36小時；(3)通入氮?dú)鈱Ⅲw系壓力升至36MPa，出料、拉條、冷卻、切粒、烘干；(4)將上述所得復(fù)合材料置于固相縮聚反應(yīng)裝置發(fā)生固相縮聚反應(yīng)1248小時，得到滿足粘度要求的最終產(chǎn)品。份)芳香族二甲酸二甲酯a，"-脂肪族二醇無機(jī)金屬或非金屬氧化物催化劑加工助劑全文摘要本發(fā)明涉及一種具有高熔體強(qiáng)度的聚酯泡沫復(fù)合材料及其制備方法，該復(fù)合材料主要由芳香族二甲酸二甲酯、α，ω-二醇和無機(jī)金屬或非金屬氧化物組成，復(fù)合材料中無機(jī)物表面的氫氧根基團(tuán)與聚酯兩端的羥基發(fā)生反應(yīng)，從而使部分聚酯分子鏈接枝到無機(jī)物表面。本復(fù)合材料與純聚酯相比具有較高的熔體強(qiáng)度，加入發(fā)泡劑后即可制得泡沫塑料。該泡沫塑料的使用溫度比一般泡沫塑料高80～100攝氏度，且具有高強(qiáng)度的特點(diǎn)，適用于一般泡沫塑料不能勝任的高溫環(huán)境。目前國內(nèi)外耐高溫領(lǐng)域的泡沫塑料還處于空白，所以本發(fā)明具有較好的市場發(fā)展前景。文檔編號C08G63/181GK101768253SQ20081020810公開日2010年7月7日申請日期2008年12月29日優(yōu)先權(quán)日2008年12月29日發(fā)明者姚晨光,楊桂生申請人:合肥杰事杰新材料有限公司