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，都是以聚丙烯树脂（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，如中国专利201410059274.8，21610661881.0，201210456737.5，201310262145.4 等。

可以看出，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，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：

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。

本技术中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。

所述的硫酸钡粒径0.5 微米-1.5 微米。

助剂添加完成后搅拌5 min 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0.2-0.3 MPa；缩聚温度280℃～283℃，压力≤60 Pa。

步骤S1 中，所用的催化剂为STiC-01 钛系催化剂，添加量为≤10 μ g/g，酯化前或酯化后添加均可。

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

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

三、有益效果

1. 通过本技术改性的 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≥450 Mpa，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。

2. 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

本技术所述一种增强型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60 kg 精对苯二甲酸、32 kg 乙二醇投入150L 聚合反应釜，并加入5 μ 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0.2-0.3 MPa；

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5 min 后继续升温进行缩聚反应，缩聚温度280℃～283℃，压力≤60 Pa；

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0.750 dL/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40-50 μ m，宽度2.0-2.5 mm；

所得PET 扁丝单丝拉伸强度900-1000 Mpa，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40-50 μ m，宽度1.8-2.0 mm，所得PET 扁丝单丝拉伸强度800-900 Mpa，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40-50 μ m，宽度1.6-1.8 mm，所得PET 扁丝单丝拉伸强度600-700 Mpa，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0.700 dL/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1.4-1.6 mm，所得PET 扁丝单丝拉伸强度600-700 Mpa，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0.640 dL/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40-50 μ m，宽度1.2-1.4 mm，所得PET 扁丝单丝拉伸强度500-600 Mpa，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40-50 μ m，宽度1-1.2 mm，所得PET 扁丝单丝拉伸强度460-500 Mpa，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0.640 dL/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40-50 μ m，宽度2.0-2.2 mm，所得PET 扁丝单丝拉伸强度450-500 Mpa，断裂伸长率20-30%。

本技术专利信息：

申请号：CN201910967618.8

申请日：20191012

公开（公告）号：CN112111805A

公开（公告）日：20201222

IPC 分类号：D01F6/92；D01F1/10；C08G63/85；C08G63/183；C08K3/30