1,2-丙二醇在聚酯合成中的应用研究

马春辉

（北方工业学校，辽宁盘锦 124021）

1,2-丙二醇在聚酯合成中的应用研究

马春辉

（北方工业学校，辽宁盘锦 124021）

以1,2-丙二醇作为改性共聚酯合成过程中的二元醇组分，采用对苯二甲酸（PTA）、乙二醇（EG）和1,2-丙二醇为基本原料，通过熔融缩聚的工艺路线，得到改性共聚酯新材料，对1,2-丙二醇在聚酯合成中的应用进行研究。

1,2-丙二醇；聚酯合成；应用

1 引言

聚酯是一类重要的热塑性高分子材料，我国是目前世界上最大的聚酯生产国。如何以聚对苯二甲酸乙二酯（PET）为基础，进行化学改性，即通过熔融共聚合的方法制备高附加值改性共聚酯产品，一直是全球各大聚酯生产企业极为感兴趣的研究课题。可以通过选择除对苯二甲酸（PTA）和乙二醇（EG）之外的其它二元酸或二元醇，对PET进行化学改性，从而赋予PET某些新的性能，达到提高聚酯产品附加值的目的。目前常使用的二元酸包括：间苯二甲酸、2,6-萘二甲酸、己二酸及丁二酸等；常使用的二元醇主要包括：1,4-丁二醇、1,3-丙二醇、1,6-己二醇、1,4-环己烷二甲醇等。

1,2-丙二醇是一种价廉易得的工业化二元醇，目前国内的年产量为十余万吨，其主要生产方法为传统的环氧丙烷水解法，现也有以玉米为原料经发酵方法进行生产。1,2-丙二醇分子结构的基本特点是具有不对称的手性碳原子，可以使共聚酯大分子的对称性下降，破坏结构的规整性，起到降低共聚酯熔融转变温度及结晶能力的作用。1,2-丙二醇最大的用途是生产不饱和聚酯树脂的原料，此外还可以用作涂料生产中的溶剂及防冻液等。

本实验的主要目的是以辽化公司研究院所开发的1,2-丙二醇改性共聚酯为基本原料，通过对样品进行差示扫描量热（DSC）分析确定共聚酯样品中1,2-丙二醇含量与其结晶性能之间的关系；通过对样品进行流变性能测试，分析讨论其在熔融挤出过程中的流变行为。

2 实验结果与讨论

本实验分别进行了1,2-丙二醇改性共聚酯傅立叶变换红外光谱分析，1,2-丙二醇改性共聚酯DSC曲线分析，1,2-丙二醇改性共聚酯非等温结晶行为研究，1,2-丙二醇改性共聚酯热台偏光显微镜分析，1,2-丙二醇改性共聚酯热失重曲线分析，1,2-丙二醇改性共聚酯流变性能研究等，通过实验得出以下结论：

1）改性共聚酯样品同普通聚酯具有相似的傅立叶变换红外光谱图。1,2-丙二醇加入量增加后，傅立叶变换红外光谱图中可以观察到较弱的甲基特征吸收峰，证明改性共聚酯大分子主链中含有一定数量的甲基基团。

2）第三单体1,2-丙二醇的加入，可以破坏PET大分子链结构的规整性，起到降低普通聚酯结晶能力的目的。

3）随着第三单体1,2-丙二醇加入量的增加（0~30%），共聚酯的玻璃化温度和熔融转变温度增加，而结晶温度降低。

4）改性共聚酯样品同普通聚酯具有相近的热稳定性，可以保证在挤出及注射成型过程中改性共聚酯的热稳定性。

5）1,2-丙二醇改性共聚酯样品的熔体流变性能测试结果表明，所合成的改性共聚酯具有典型的假塑型非牛顿流体的流变特性，非牛顿指数n为0.4~0.8，随着剪切速率和测试温度的提高，熔体剪切黏度均会一定程度的下降。流变性能测试还表明熔体剪切黏度低于纯PET样品的剪切黏度值，说明在同样的加工条件下，改性共聚酯具有更好的成型加工性质。

3 1,2-丙二醇在聚酯合成中的应用分析

1,2-丙二醇是一种常见的工业化二元醇，其目前的主要应用领域为不饱和聚酯树脂的原料单体之一。同聚酯生产过程中的1,4-丁二醇、1,3-丙二醇、1,6-己二醇、1,4-环己烷二甲醇等二元醇相比较，1,2-丙二醇的显著特点是其本身分子结构的不对称，即属于不对称二元醇。由于含有手性碳原子而造成的结构不对称性，从而导致1,2-丙二醇同对苯二甲酸进行酯化反应后，所得到酯化物结构的复杂性，即除了得到对称结构的酯化物外，还可以得到不对称结构的酯化物，这些对称的及不对称的酯化物再经过熔融聚合反应后，所得到的共聚酯中，其中含有1,2-丙二醇链节部分具有明显的不对称性，这就可以使原有PET的大分子链的对称结构遭到一定程度的破坏，导致改性共聚酯的结晶能力下降，熔点下降。

1,2-丙二醇改性共聚酯的另一显著结构特点是分子结构中含有侧甲基基团，同普通PET相比较，甲基基团的引入可以使共聚酯的大分子主链内旋转变得更加困难，表现为1,2-丙二醇加入量提高后，改性共聚酯的玻璃化温度随之提高。甲基基团的引入还可以增加共聚酯大分子链的疏水性能，这一点对聚酯薄膜在一些特殊场合的应用会带来好处。

综合实验测试结果及上面的分析讨论，1,2-丙二醇改性共聚酯的潜在应用市场包括以下几个方面：

3.1 新型聚酯薄膜材料

聚酯薄膜生产过程中，要求适当降低PET的结晶能力，以便于产品的后加工，而1,2-丙二醇改性共聚酯能够满足这一要求，对比实验证明，随着1,2-丙二醇加入的增加，PET的结晶能力呈现有规律的下降，利用这一结果，可以制备热收缩聚酯薄膜。另外，利用甲基基团疏水性能，可以制备具有特殊功能的聚酯薄膜。

3.2 瓶级聚酯切片

瓶级聚酯切片生产过程中，要求加入少量的第三单体，目的是降低PET的结晶能力，提高瓶子的透明性和加工性能，目前常用的第三单体为间苯二甲酸和二甘醇。通过上述实验分析可知，加入1,2-丙二醇也可以使普通PET的结晶能力受到有规律的降低，而玻璃化温度得到一定程度的提高。因此，控制合适的1,2-丙二醇加入量，可以得到满足使用性能要求的瓶级聚酯切片。

Study on the Application of 1,2-Propanediol in Polyester Synthesis

Ma Chun-hui

The main starting point of this project is the use of 1，2-propanediol as the diol component in the synthesis of modif i ed copolyesters，using terephthalic acid（PTA），ethylene glycol（EG）and 1，2-Propylene glycol as the basic raw material，through the melt polycondensation process route，the modif i ed copolyester new material，1，2-propanediol in polyester synthesis in the application of the study.

1，2-propanediol；polyester synthesis；application

TQ323.4

B

1003–6490（2017）03–0051–01

2017–03–08

马春辉（1988.07—），辽宁喀左人，助理讲师，主要研究方向为高分子化学教学。