Kurze Beschreibung der Arten von PET-Keimbildnern und der Auswirkungen von Keimbildnern auf die kristallinen Eigenschaften von PET
Es gibt drei Hauptarten von Keimbildnern für PET, nämlich anorganische Keimbildner, organische Keimbildner und polymere Keimbildner. In diesem Beitrag werden die Auswirkungen dieser Keimbildner auf die kristallinen Eigenschaften von PET kurz beschrieben.
I. Anorganische Nukleierungsmittel.
Anorganische Keimbildner sind im Grunde anorganische Füllstoffe, die üblicherweise in Polymeren verwendet werden. Anorganische Keimbildner im Kristallisationsprozess entsprechen der zweiten Phase kleiner Partikel in der PET-Schmelze, bei hohen Temperaturen sind diese Partikel nicht im geschmolzenen Zustand, im Prozess der Abkühlung, PET-Molekülkette zu diesen Partikeln als Zentrum, adsorbiert an den Partikeln und machen eine geordnete Anordnung und die Bildung von Kernen. Diese kleinen anorganischen Moleküle, die als heterogene Keimbildner verwendet werden, verringern daher die Aktivierungsenergie, die für die Bildung von Kernen in PET erforderlich ist, und haben nur geringe Auswirkungen auf den anschließenden Kristallisationsprozess, d. h. die PET-Molekülkettensegmente werden an der Oberfläche des Kerns adsorbiert und treten in das Gitter ein.
Wenn Talk als Keimbildner in PET verwendet wird, bildet sich die anfängliche Kristallisation an der Oberfläche der Füllstoffteilchen und wird von der Übertragung von Kristallen aus der lamellaren Struktur durch eine geringe seitliche Diffusion an der Oberfläche der Teilchen begleitet. Die Wirkung von Karbonaten als Keimbildner auf die kristallinen Eigenschaften von PET wurde mit Na2CO3 und NaHCO3 als wirksame Kristallisationskeimbildner für PET festgestellt. Mit Na2CO3 oder NaHCO3 als Keimbildner kann PET mit guten mechanischen Eigenschaften in einem relativ kurzen Formungszyklus bei 90% der Formtemperatur hergestellt werden. Die Keimbildungseffekte von Talkum, CaCO3 und organischen Natriumsalzen als Keimbildner wurden verglichen und es wurde festgestellt, dass Talkum die Kristallisationsgeschwindigkeit von PET günstiger beeinflusst als CaCO3. Bei einem Massengehalt von 5% liegt der Beitrag zur isothermen Kristallisationsrate von PET nahe am Beitrag von 1% organischem Natriumsalz, und der Zusatz von Talk verbessert die Zug- und Biegefestigkeit von PET erheblich, während das organische Natriumsalz diese Eigenschaften verringert.
Zweitens: organische Nukleierungsmittel.
Bei den organischen Keimbildnern handelt es sich hauptsächlich um Na-, Li-, Ba-, Mg-, Ca-Salze von Monocarbonsäure, Na-, K-, Ca-Salze von Benzoesäure, aromatische Hydroxysulfonate, Mg-, Zn-Salze von organischen Phosphorverbindungen, von denen das Natriumsalz der Carbonsäure und das Kaliumsalz der Carbonsäure die beste Wirkung haben. Der Keimbildungsmechanismus der organischen Keimbildner hängt hauptsächlich mit ihrer chemischen Struktur zusammen. PET und Natriumcarboxylatsalze gehen beim Extrudieren bei hohen Temperaturen eine chemische Reaktion ein, bei der PET-COONa-Stoffe entstehen, die ionische Cluster zwischen der PET-Schmelze mit ionischen Endgruppen bilden.
Die Auswirkung der Zugabe von Natriumbenzoatderivat (Nu) als Keimbildner und Polyester-Polyether-Copolymer-Kristallisationsförderer (Pro) auf die Kristallisationsgeschwindigkeit von PET. Es wurde festgestellt, dass Nu/Pro-PET bei Kristallisationstemperaturen von 228 °C und 230 °C etwas schneller kristallisiert als Nu-PET; bei höheren Kristallisationstemperaturen kristallisierte Nu/Pro-PET jedoch etwas langsamer als Nu-PET, was darauf hindeutet, dass der Kristallisationsbeschleuniger die Kristallisationsgeschwindigkeit von PET bei höheren Temperaturen nicht weiter erhöht. Die Zugabe von Natriumbenzoat als Nukleierungsmittel führte zu einer kürzeren Kristallisationsinduktionszeit, einer geringeren Kristallisationsaktivierungsenergie und einer höheren Gesamtkristallisationsrate für PET; die Variation nahm mit zunehmender Zugabe zu, verringerte jedoch die Kristallinität, was der Stabilität der Eigenschaften des Mischmaterials nicht zuträglich war. Daher muss bei der Verwendung von Natriumbenzoat in PET auf die Dosierung geachtet werden, und es ist auch notwendig, es zusammen mit anderen Modifikatoren zu verwenden.
Drittens: polymere Keimbildner.
Zu den polymeren Keimbildnern gehören zwitterionische Alkalimetallsalze von Polyester, alle aromatischen Polyesterpulver, PTFE-Pulver, isotaktisches PP mit niedrigem Molekulargewicht, PET mit hohem Schmelzpunkt, Ionomer, Flüssigkristallpolymer (LCP) usw., wobei Ionomer ein häufig verwendetes kristallines PET-Polymermaterial ist. Die Glasübergangstemperatur von PET wird durch Mischen herabgesetzt, was die Kristallisationsgeschwindigkeit beschleunigt und die Schlagfestigkeit verbessert. Ionomere sind Polymere mit einer geringen Anzahl ionisierbarer Gruppen auf dem Polymerrückgrat, wobei die Hauptkomponenten aus einer nichtionischen Rückgratkette und einer geringen Anzahl von ionenhaltigen Komponenten bestehen. Der molare Gehalt an ionischen Gruppen wird im Allgemeinen als nicht mehr als 15% angesehen. Im binären Mischsystem von Ionomeren kann das Ionomer durch Ionen- und Dipolbindungen, Wasserstoffbrückenbindungen, Säuren und Basen, Ladungstransfer, Übergangsmetall-Koordinationskomplexe usw. sowie durch die physikalische Vernetzung mehrerer Ionenpaare oder Ionencluster, die zwischen Polymerketten gebildet werden, interagieren. Diese besondere Zusammensetzung und morphologische Struktur von Ionomeren verleiht ihnen viele einzigartige Eigenschaften wie hervorragende Zähigkeit, hohe Schlagfestigkeit, Verschleißfestigkeit, Transparenz und hohe Schmelzviskosität. Surlyn ist ein weit verbreitetes Ionomer, das von DuPont als Surlyn-Keimbildner entwickelt wurde. Es handelt sich dabei um ein Natriumsalz von Ethylen-Methacrylsäure-Copolymer, bei dem das Gewichtsverhältnis von Ethylen/Methacrylsäure 90/10 beträgt und die Natriumneutralisation etwa 45%. Die Reaktionsprodukte können ionenterminierte Ionencluster (PET-COONa) bilden, die als heterogene Keimbildner bei der Kühlkristallisation wirken.
Im Vergleich zu kleinen Molekülen organische Nukleierungsmittel, Polymer Nukleierungsmittel Surlyn mit Ionen-Endgruppen in der Generation der großen Moleküle zur gleichen Zeit, gibt es PET-R (R für organische Nukleierungsmittel flexible Gruppe) erzeugt, weil R molekulare Kette als PET molekulare Kette ist flexibler, in das System und spielen die Rolle der Vermittler, seine Einführung zur Förderung der molekularen Bewegung von PET, reduzieren die freie Energie der molekularen Kette Diffusion in den Charakter, und auch die PET-Fliesen, PET zu verbessern. Es reduziert auch die Fliese von PET und erhöht die Kristallisationsrate von PET, die nicht der Fall mit kleinen Molekül-Keimbildner ist.