一种增强型PET 扁丝的制备方法

王仁龙 整理

一、概述

目前国内外生产、销售、使用的塑料编织袋，都是以聚丙烯树酯（PP）为原料制造扁丝，然后编织成编织袋包装物品。由于聚丙烯编织袋容易与包装物分离、质量轻、成本低，已广泛用于化工、矿产粉体、建材及粮食等大综产品的包装。但是，由于PP 耐候性差、易氧化，导致其氧化降解，在存放过程中编织袋的机械强度，尤其抗冲击强度大幅降低，影响包装效果。PET 的力学性能、耐高低温性能、耐候性能等均比PP 要好，但是，PET 存在玻璃化温度较高，分子刚性较大，拉伸强力大，结晶速度慢等问题，以至于生产PET扁丝时断丝情况严重，无法正常连续生产，且存在拉出的扁丝强度不够等问题。即关于利用PET生产扁丝低的技术中面临着原料配方和加工工艺的改进问题。

为了改善PET 的韧性，现有技术一般在熔融挤出时共混加入一定量聚烯烃类增韧剂，同时添加一定量相容剂，但聚烯烃增韧剂加入后会导致产品强度下降；为了提高产品强度，现有技术一般在熔融挤出时共混加入一定量的碳酸钙、滑石粉、钛白粉、蒙脱土、二氧化硅等无机类填充剂等。现有技术仅仅通过添加增韧剂、无机填充剂等方式来解决PET 扁丝生产中存在的韧性差和强度低的问题，但通过添加助剂的方式存在加入量受限、混合不均匀等问题，对强度的提升存在局限性。本文介绍了一种增强型PET 扁丝的制备方法，从而克服上述现有技术中的缺陷。

二、技术方案

一种增强型PET 扁丝的制备方法，其特征在于，在改性PET 的制备过程中的酯化反应完成后、缩聚反应之前，添加相对于聚酯PET 质量百分比0.8-1.8‰的微米级硫酸钡粒，同时相对于聚酯PET 质量百分比1-2‰的液体纳米助剂，液体纳米助剂结构通式：[CH2=CH（CH2）n]mSiX（4-m），其中0≤n≤6，1≤m≤3，X 为甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、环氧基中的一种。

由于在 PET 聚合过程添加液体纳米助剂[CH2=CH（CH2）n]mSiX（4-m），使共聚酯内部产生分散均匀的微小晶点，同时使大分子链的柔性提高。本助剂的结构式中的直链烯烃基团具有柔韧性及应力转移的功能，可产生自润滑作用，导致粘度大幅度下降，改善加工工艺，增加制品的延伸率和撕裂强度，提高冲击性能，解决了PET材料因脆性较大无法应用于扁丝领域的问题，使其韧性提高可满足扁丝加工的要求。聚合过程加入硫酸钡相比螺杆中共混添加的方式均匀性提高，同时助剂中的甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、环氧基等基团在体系中水解形成硅醇基团，然后与硫酸钡之间通过共价键进行结合，形成晶核，并进一步通过助剂中共价双键与大分子链间的共价结合，加快了结晶速率，形成众多微小的晶点，有利于强度的提升，改善了因单纯直链烯烃的加入导致扁丝强度下降的问题。

本技术进一步限定的技术方案为：

硫酸钡粒径0.5μ m-1.5μ m。

助剂添加完成后搅拌5min 后再开始抽真空进入缩聚过程。

制备方法按照如下步骤进行：

S1，精对苯二甲酸PTA、乙二醇EG 在催化剂的催化下经酯化反应、添加相对于聚酯PET 质量百分比0.8-1.8‰的微米级硫酸钡粒，同时相对于聚酯PET 质量百分比1-2‰的液体纳米助剂，缩聚反应达到一定时间后出料，经切粒、干燥，制得PET 共聚酯切片；

S2，PET 共聚酯切片干燥后经螺杆挤出机熔融挤出得到熔体，螺杆温度250-290℃，熔体经50-60℃急冷辊冷却得到铸片；

S3，铸片分切后得到 PET 胚丝，胚丝经80-90℃预热，进行单向一级或二级拉伸，拉伸温度95-105℃，拉伸比4.5-7，然后在160-180℃下热定型，定型后收卷得到PET 扁丝样品。

步骤S1 中，酯化温度255℃~265℃，压力0.2-0.3MPa；缩聚温度280℃~283℃，压力≤60Pa。

步骤S1 中，所用催化剂为STiC-01 钛系催化剂，添加量≤10μ g/g，酯化前酯化后添加均可。

步骤S2 中，所得PET 共聚酯切片的特性粘度0.640-0.750dL/g。

步骤S4 中，得到PET 扁丝样品具体为：PET扁丝宽度≤2.5mm，厚度≤50μ m，单丝拉伸强度≥450Mpa，断裂伸长率≥15%。

三、有益效果

本技术中的改性PET 可大幅度提高PET 扁丝的物理强度，且挤出过程无需再添加增韧剂等助剂，制得的PET 扁丝拉伸强度≥450Mpa，断裂伸长率≥15%，可应用于对强度、耐候性、温度等使用条件要求高的编织物的生产，尤其适用于生产高性能的编织袋和集装袋领域及耐高温地毯领域，同时本技术使用环境友好型钛系催化剂，制得的制品安全环保。

四、具体实施方式

实施例1

一种增强型PET 扁丝的制备方法，首先进行改性PET 的制备，然后进行PET 扁丝的制备，主要包括以下步骤：

改性PET 的制备：将60Kg 精对苯二甲酸、32Kg 乙二醇投入150L 聚合反应釜，并加入5μ g/g（质量百分比，相对于聚酯PET，下同）的STiC-01 钛系催化剂，升温进行酯化反应，酯化温度255℃~265℃，压力0.2-0.3MPa，酯化结束后分别加入2‰的液体纳米助剂[CH2=CH（CH2）6]3SiOCH2CH3、1.8‰的微米硫酸钡，搅拌5min后继续升温进行缩聚反应，缩聚温度 280℃~283℃，压力≤60Pa；达到一定时间后出料，经切粒、干燥，制得改性PET 聚酯切片，特性粘度0.750dL/g。

PET 扁丝的制备：将上述制备的改性PET 聚酯经155℃真空烘箱干燥后经螺杆挤出机熔融挤出得到熔体，螺杆温度250-288℃，熔体经急冷辊（急冷辊温度55-60℃）冷却得到铸片，铸片经切刀分切后制得PET 胚丝，胚丝经导辊牵引进入纵向拉伸机，经90℃预热后，进行单向二级拉伸，拉伸温度105℃，总拉伸倍率为7 倍，然后在180℃下热定型，最后收卷得到PET 扁丝成品，厚度40-50μ m，宽度2.0-2.5mm，所得PET 扁丝单丝拉伸强度 900-1000Mpa，断裂伸长率 15-20%。

实施例2

改性PET 聚酯制备及PET 扁丝的制备工艺与实施例1 相同，所不同的是，总拉伸倍率为6倍，热定型温度165℃，收卷得到PET 扁丝成品，厚度40-50μ m，宽度1.8-2.0mm，所得PET 扁丝单丝拉伸强度800-900Mpa，断裂伸长率15-25%。

实施例3

改性PET 聚酯制备及PET 扁丝的制备工艺与实施例1 相同，所不同的是，拉伸倍率为5 倍，单向一级拉伸，收卷得到PET 的扁丝成品，厚度40-50μ m，宽度1.6-1.8mm，所得PET 扁丝单丝拉伸强度600-700Mpa，断裂伸长率25-35%。

实施例4

改性PET 聚酯制备及PET 扁丝的制备工艺与实施例1 相同，所不同的是酯化结束后加入1.5‰的液体纳米助剂[CH2=CH（CH2）3]2Si（OCH3）2、1.2‰的微米硫酸钡，共聚酯特性粘度0.700dL/g，胚丝拉伸前预热温度85℃，拉伸温度100℃，总拉伸倍率为6 倍，然后在170℃下热定型，最后收卷得到PET 扁丝成品，厚度40-50 μ m，宽度1.4-1.6mm，所得PET 扁丝单丝拉伸强度600-700Mpa，断裂伸长率20-30%。

实施例5

改性PET 聚酯制备及PET 扁丝的制备工艺与实施例1 相同，所不同的是酯化结束后加入1‰的液体纳米助剂[CH2=CH（CH2）3]2Si（OCH2CH2OCH3）2、0.9‰的微米硫酸钡，共聚酯特性粘度0.640dL/g，PET 扁丝制备路线为：熔体经55℃急冷辊冷却得到铸片，胚丝拉伸前预热温度80℃，拉伸温度95℃，一级拉伸，拉伸倍率为5倍，然后在160℃下热定型，最后收卷得到PET扁丝成品，厚度40-50μ m，宽度1.2-1.4mm，所得PET 扁丝单丝拉伸强度500-600Mpa，断裂伸长率20-30%。

实施例6

改性PET 聚酯制备及PET 扁丝的制备工艺与实施例3 相同，所不同的是一级拉伸倍率为4.5倍，然后在160℃下热定型，最后收卷得到PET扁丝成品，厚度40-50μ m，宽度1-1.2mm，所得PET 扁丝单丝拉伸强度460-500Mpa，断裂伸长率20-30%。

实施例7

改性PET 聚酯制备及PET 扁丝的制备工艺与实施例1 相同，所不同的是酯化结束后加入1‰的液体纳米助剂CH2=CHCH2Si（OCH2CH2）3、0.8‰的微米硫酸钡，共聚酯特性粘度0.640dL/g，PET 扁丝制备路线为：熔体经55℃急冷辊冷却得到铸片，胚丝拉伸前预热温度85℃，拉伸温度95℃，一级拉伸，拉伸倍率为5 倍，然后在160℃下热定型，最后收卷得到PET 扁丝成品，厚度40-50μ m，宽度2.0-2.2mm，所得PET 扁丝单丝拉伸强度450-500Mpa，断裂伸长率20-30%。