Korte beschrijving van de soorten PET-kiemvormers en het effect van kiemvormers op de kristallijne eigenschappen van PET
Er zijn drie belangrijke soorten nucleating agents voor PET, namelijk anorganische nucleating agents, organische nucleating agents en polymere nucleating agents. Dit artikel beschrijft kort de invloed van deze nucleating agents op de kristallijne eigenschappen van PET.
I. Anorganische nucleatoren.
Anorganische nucleating agents zijn in feite anorganische vulstoffen die vaak worden gebruikt in polymeren, anorganische nucleating agents in het kristallisatieproces is gelijk aan de tweede fase van kleine deeltjes in de PET-smelt, bij hoge temperaturen zijn deze deeltjes niet gesmolten toestand, in het proces van afkoeling, PET moleculaire keten naar deze deeltjes als het centrum, geadsorbeerd aan de deeltjes en maken een ordelijke rangschikking en de vorming van kernen. Wanneer deze kleine anorganische moleculen worden gebruikt als heterogene nucleatoren, verlagen ze dus de activeringsenergie die nodig is voor de vorming van kernen in PET en hebben ze weinig effect op het daaropvolgende kristallisatieproces, d.w.z. de segmenten van de PET-moleculaire keten worden geadsorbeerd aan het oppervlak van de kern en gaan het rooster binnen.
Wanneer talk wordt gebruikt als nucleator in PET, wordt de eerste kristallisatie gevormd aan het oppervlak van de vulstofdeeltjes en gaat deze gepaard met de overdracht van kristallen uit de lamellaire structuur door een kleine laterale diffusie aan het oppervlak van de deeltjes. Het effect van carbonaten als nucleator op de kristallijne eigenschappen van PET is effectief gebleken als kristallijne nucleator voor PET met Na2CO3 en NaHCO3. Met Na2CO3 of NaHCO3 als kiemvormers kan PET met goede mechanische eigenschappen worden geproduceerd in een relatief korte vormcyclus bij 90% van de matrijstemperatuur. De nucleatie-effecten van talk, CaCO3 en organische natriumzout nucleatoren werden vergeleken en het bleek dat talk gunstiger was voor de kristallisatiesnelheid van PET dan CaCO3. Wanneer de massa van talk 5% is, ligt de bijdrage aan de isotherme kristallisatiesnelheid van PET dicht bij de bijdrage van 1% organisch natriumzout en de toevoeging van talk verbetert de treksterkte en buigsterkte van PET aanzienlijk, terwijl het organisch natriumzout deze eigenschappen vermindert.
Ten tweede, organische nucleatoren.
Organische nucleatoren zijn voornamelijk Na, Li, Ba, Mg, Ca zouten van monocarbonzuur, Na, K, Ca zouten van benzoëzuur, aromatische hydroxysulfonaten, Mg, Zn zouten van organische fosforverbindingen, waarvan het betere effect het natriumzout van carbonzuur en het kaliumzout van carbonzuur is. Het nucleatiemechanisme van organische nucleatoren is voornamelijk gerelateerd aan hun chemische structuur. PET en natriumcarboxylaatzouten ondergaan een chemische reactie wanneer ze bij hoge temperaturen geëxtrudeerd worden, waarbij PET-COONa stoffen ontstaan, die ionische clusters vormen tussen de PET-smelt met ionische eindgroepen.
Het effect van de toevoeging van natriumbenzoaatderivaat (Nu) als nucleator en polyester polyether copolymeer kristallisatiepromotor (Pro) op de kristallisatiesnelheid van PET. Nu/Pro-PET bleek iets sneller te kristalliseren dan Nu-PET bij kristallisatietemperaturen van 228 °C en 230 °C; bij hogere kristallisatietemperaturen kristalliseerde Nu/Pro-PET echter iets langzamer dan Nu-PET, wat aangeeft dat de kristallisatieversneller de kristallisatiesnelheid van PET bij hogere temperaturen niet verder verhoogde. De toevoeging van natriumbenzoaat als nucleator resulteerde in een kortere kristallisatie-inductieperiode, een lagere kristallisatieactiveringsenergie en een hogere totale kristallisatiesnelheid voor PET; de variatie nam toe met toenemende toevoeging, maar de kristalliniteit nam af, wat niet bevorderlijk was voor de stabiliteit van de eigenschappen van het gemengde materiaal. Daarom moet bij het gebruik van natriumbenzoaat in PET aandacht worden besteed aan de dosering en is het ook noodzakelijk om het samen met andere modificatoren te gebruiken.
Ten derde polymeerkernvormers.
Polymeerkernvormers zijn onder andere polyester zwitterionische alkalimetaalzouten, volledig aromatisch polyesterpoeder, PTFE-poeder, isotactisch PP met een laag molecuulgewicht, PET met een hoog smeltpunt, ionomeer, vloeibaar kristalpolymeer (LCP), etc., waarvan ionomeer een veelgebruikt PET-kristallijn polymeermateriaal is. De glasovergangstemperatuur van PET wordt verlaagd door het te mengen, wat de kristallisatiesnelheid versnelt en de slagvastheid verbetert. Ionomeren verwijzen naar polymeren met een klein aantal ioniseerbare groepen op de polymeerruggengraat, waarbij de hoofdcomponenten bestaan uit een niet-ionische ruggengraatketen en een klein aantal ionenhoudende componenten. Het molaire gehalte aan ionische groepen wordt over het algemeen geacht niet meer dan 15% te zijn. In het binaire mengsysteem van ionomeren kan het ionomeer interacties aangaan via ion a-ion, ion a-dipool, waterstofbruggen, zuren en basen, ladingsoverdracht, coördinatiecomplexen van overgangsmetalen, enz. en de fysische verknoping van meerdere ionenparen of ionenclusters die worden gevormd tussen polymeerketens. Deze speciale samenstelling en morfologische structuur van ionomeren geeft ze veel unieke eigenschappen zoals uitstekende taaiheid, hoge slagvastheid, slijtvastheid, transparantie en hoge smeltviscositeit. Surlyn is een veelgebruikt ionomeer dat door DuPont is ontwikkeld als Surlyn-kernvormer. Surlyn is een natriumzout van ethyleenmethacrylzuurcopolymeer, waarbij de gewichtsverhouding ethyleen/methacrylzuur 90/10 is en de natriumneutralisatie ongeveer 45% bedraagt. De reactieproducten kunnen ion-terminated ionische clusters (PET-COONa) vormen, die fungeren als heterogene nucleating agents in het koelkristallisatieproces.
Vergeleken met kleine molecuul organische nucleating agents, polymeer nucleating agent Surlyn met ion eindgroepen in de generatie van grote moleculen op hetzelfde moment, is er PET-R (R voor organische nucleating agent flexibele groep) gegenereerd, omdat R moleculaire keten dan PET moleculaire keten is flexibeler, in het systeem en spelen de rol van facilitator, de invoering ervan aan de moleculaire beweging van PET te bevorderen, verminderen de vrije energie van de moleculaire keten diffusie in het karakter, en ook de PET-tegel te verminderen, PET te verbeteren. Het vermindert ook de tegel van PET en verhoogt de kristallisatiesnelheid van PET, wat niet het geval is met nucleaire stoffen met kleine moleculen.