[go: up one dir, main page]

RU2495885C1 - Method of modifying surface of polyethylene terephthalate granulate - Google Patents

Method of modifying surface of polyethylene terephthalate granulate Download PDF

Info

Publication number
RU2495885C1
RU2495885C1 RU2012129640/04A RU2012129640A RU2495885C1 RU 2495885 C1 RU2495885 C1 RU 2495885C1 RU 2012129640/04 A RU2012129640/04 A RU 2012129640/04A RU 2012129640 A RU2012129640 A RU 2012129640A RU 2495885 C1 RU2495885 C1 RU 2495885C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polyethylene terephthalate
granulate
chlorobenzene
modifier
hours
Prior art date
Application number
RU2012129640/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Владимирович Кудашев
Урал Рафаилевич Урманцев
Павел Алексеевич Матыцын
Надежда Александровна Рахимова
Владимир Федорович Желтобрюхов
Иван Александрович Новаков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ)
Priority to RU2012129640/04A priority Critical patent/RU2495885C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2495885C1 publication Critical patent/RU2495885C1/en

Links

Landscapes

  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: present invention relates to a method of modifying the surface of a polyethylene terephthalate granulate in order to increase heat-, light-, wear- and hydrolytic resistance, as well as reduce gas permeability of polymer materials. The method involves treating the surface of a polyethylene terephthalate granulate with a modifier while heating. The modifier used is a mixture of fluorine-containing prepolymers in amount of 2 pts.wt per 100 pts.wt polyethylene terephthalate in weight ratio of 83(I):12(II+III):5(IV), represented by formulae (I)-(IV) in the claim. Said compounds are obtained in advance by reacting 4,4'-diphenylmethane diisocyante with 1,1,5-trihydroperfluoropentanol-1 in the presence of catalytic amounts of di-n-butyltin dilaurate in molar ratio of 1:1:0.005, respectively, in a medium of chlorobenzene and n-hexane in volume ratio of 8:1, at temperature of 80°C, ultrasound frequency 40 kHz for 2 hours. Modification is carried out in a medium of chlorobenzene at 150°C for 4 hours.
EFFECT: method widens the operating temperature range of articles made from polyethylene terephthalate.
3 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области химии полимеров, а точнее к новому способу модификации поверхности гранулята полиэтилентерефталата (ПЭТ) функциональными добавками для повышения термо-, фото-, износо- и гидролитической стойкости, а также снижения газопроницаемости полимерных материалов, что может быть использовано в производстве тары, упаковки, волокон и триботехнических изделий.The invention relates to the field of polymer chemistry, and more specifically to a new method for modifying the surface of a granulate of polyethylene terephthalate (PET) with functional additives to increase thermo-, photo-, wear- and hydrolytic resistance, as well as to reduce the gas permeability of polymeric materials, which can be used in the manufacture of containers, packaging, fibers and tribological products.

Известен способ модификации ПЭТ функциональной добавкой, представляющей собой олигоэтиленоксид-сульфонат натрия (авторское свидетельство РФ №1407014, МПК5 C08G 65/48, опубл. 15.08.1994):A known method of modifying PET with a functional additive, which is sodium oligoethylene oxide sulfonate (copyright certificate of the Russian Federation No. 1407014, IPC5 C08G 65/48, publ. 15.08.1994):

HO-(CH2CH2O)n-CH2-CH(SO3Na)-CH2OH (n=8-20).HO- (CH 2 CH 2 O) n -CH 2 -CH (SO 3 Na) -CH 2 OH (n = 8-20).

Недостатками указанного способа являются полимолекулярность модификатора, определяющая его различную реакционную способность к химическому связыванию с полимером, а также нежелательное частичное выпотевание из полимерной матрицы.The disadvantages of this method are the polymolecularity of the modifier, which determines its different reactivity to chemical bonding with the polymer, as well as undesirable partial sweating from the polymer matrix.

Известен способ получения термостойкой полимерной композиции для конструкционных материалов, включающей сложный полиэфир (ПЭТ) и модификатор, последний из которых представляет собой полиарилатоксимат на основе дихлорангидридов тере- и изофталевой кислот и фенолкетоксима, содержащего фталидную группировку, с содержанием модификатора в полимерной матрице 0,05-1 масс.% (патент РФ №2303612, C08L 67/02, C08K 5/10, опубл. 27.07.2007):A known method of obtaining a heat-resistant polymer composition for structural materials, including complex polyester (PET) and a modifier, the latter of which is a polyarylate oxime based on dichlorohydrides of tere- and isophthalic acids and phenolketoxime containing a phthalide moiety, containing a modifier in the polymer matrix of 0.05- 1 wt.% (RF patent No. 2303612, C08L 67/02, C08K 5/10, publ. 07.27.2007):

Figure 00000001
Figure 00000001

К недостаткам данного способа относится сложность химического связывания молекул модификатора с полиэтилентерефталатом и труднодоступность используемого модификатора.The disadvantages of this method include the complexity of the chemical binding of modifier molecules to polyethylene terephthalate and the inaccessibility of the modifier used.

Известны термостойкие сложные полиэфиры, полученные этерификацией ароматической поликарбоновой кислоты (или ее ангидрида) спиртом H(CF2CF2)nCH2OH (n=1-5) или смесью теломерных спиртов в присутствии кислого катализатора и имеющие формулу (m=3-4, n=1-5) (патент США 3004061, 1962; РЖХим, 1963, 1П170; Пономаренко, В.А. Фторсодержащие гетероцепные полимеры / В.А. Пономаренко, С.П. Круковский, А.Ю. Альбина. - М: Наука. - 1973. - 271 с):Heat-resistant polyesters are known, obtained by esterification of aromatic polycarboxylic acid (or its anhydride) with alcohol H (CF 2 CF 2 ) n CH 2 OH (n = 1-5) or a mixture of telomeric alcohols in the presence of an acid catalyst and having the formula (m = 3- 4, n = 1-5) (US patent 3004061, 1962; RZhKhim, 1963, 1P170; Ponomarenko, V.A. Fluorine-containing heterochain polymers / V.A. Ponomarenko, S.P. Krukovsky, A.Yu. Albina. - M: Science. - 1973. - 271 s):

C6H6-m[COOCH2(CF2CF2)nH]m C 6 H 6-m [COOCH 2 (CF 2 CF 2 ) n H] m

Недостатками указанного способа являются сложность протекания реакции этерификации, обусловленная низкой реакционной способностью полифторированных спиртов-теломеров, а также частичное снижение молекулярной массы полиэфира по причине кислотного гидролиза кислым катализатором этерификации.The disadvantages of this method are the complexity of the esterification reaction due to the low reactivity of polyfluorinated telomeric alcohols, as well as a partial decrease in the molecular weight of the polyester due to acid hydrolysis with an acidic esterification catalyst.

Известны термостойкие сложные полиэфиры, полученные на основе гексафторпентандиола и 1,5-дифеноксипентан-n,n′-дикарбоновой кислоты (структура I) и поли(гексафторпентаметиленокси-бис-бензоат) (структура II) (Пономаренко, В.А. Фторсодержащие гетероцепные полимеры / В.А. Пономаренко, С.П. Круковский, А.Ю. Альбина. - М.: Наука. - 1973. - 271 с):Heat-resistant polyesters based on hexafluoropentanediol and 1,5-diphenoxypentan-n, n′-dicarboxylic acid (structure I) and poly (hexafluoropentamethyleneoxy-bis-benzoate) (structure II) are known (Ponomarenko, V.A. Fluorine-containing hetero-chain polymers / V.A. Ponomarenko, S.P. Krukovsky, A.Yu. Albina. - M.: Science. - 1973. - 271 s):

Figure 00000002
Figure 00000002

Недостатками указанных способов получения термостойких полиэфиров является пониженная реакционная способность фторированных спиртов, затрудняющая получение полимеров с высокими выходами.The disadvantages of these methods for producing heat-resistant polyesters are the reduced reactivity of fluorinated alcohols, which makes it difficult to obtain polymers with high yields.

Известен способ получения сложных жирно-ароматических полиэфиров с повышенной термостойкостью, основанный на использовании термостабилизирующих систем, включающих пространственно затрудненный фенол, тринонилфенилфосфат или три(2,4-дитретбутилфенил)фосфит, гипофосфит кальция, а также органомодифицированную глину (бентонит, нальчикит) (патент РФ №2345098, C08G 63/183, C08G 63/84, опубл. 27.01.2009).A known method for producing complex fatty-aromatic polyesters with increased heat resistance, based on the use of heat-stabilizing systems, including spatially hindered phenol, trinonylphenyl phosphate or three (2,4-ditretbutylphenyl) phosphite, calcium hypophosphite, as well as organically modified clay (bentonite, nalchikite) (RF patent No. 2345098, C08G 63/183, C08G 63/84, published January 27, 2009).

Недостатками указанного способа являются многокомпонентность стабилизирующего состава, а также малая совместимость неорганических компонентов с органической полимерной матрицей.The disadvantages of this method are the multicomponent stabilizing composition, as well as the low compatibility of inorganic components with an organic polymer matrix.

Наиболее близким является способ объемной модификации полимерных материалов (гранул, пленок, волокон) без изменения их геометрической формы (патент РФ №2110404, B29C 71/00, C08J 7/12, опубл. 10.05.1998). Данный способ включает нагревание полимерного материала (ПЭТ) в диапазоне от температуры первого релаксационного перехода до температуры меньше температуры плавления или температуры деструкции и обработку парами модифицирующего вещества (кристаллический антрацен) в соответствующем диапазоне температур при парциальном давлении воздуха не выше 10000 Па.The closest is the method of volumetric modification of polymeric materials (granules, films, fibers) without changing their geometric shape (RF patent No. 2110404, B29C 71/00, C08J 7/12, publ. 05/10/1998). This method involves heating a polymeric material (PET) in the range from the temperature of the first relaxation transition to a temperature lower than the melting point or the temperature of destruction and treatment with vapor of a modifying substance (crystalline anthracene) in an appropriate temperature range at a partial air pressure of no higher than 10000 Pa.

Недостатками указанного способа являются низкая адгезия модификатора к поверхности полимера, обусловленная отсутствием химического взаимодействия между антраценом и ПЭТ, сложность равномерного распределения модифицирующей добавки на поверхности полимера, а также использование вакуума для модификации полимера.The disadvantages of this method are the low adhesion of the modifier to the polymer surface, due to the lack of chemical interaction between anthracene and PET, the difficulty of uniform distribution of the modifying additive on the polymer surface, and the use of vacuum to modify the polymer.

Задача: разработка технологичного способа модификации поверхности гранулята полиэтилентерефталата для получения полиэтилентерефталата с повышенной термостойкостью.Objective: the development of a technologically advanced method for modifying the surface of polyethylene terephthalate granulate to obtain polyethylene terephthalate with increased heat resistance.

Техническим результатом заявляемого способа является возможность расширения температурного интервала эксплуатации изделий из полиэтилентерефталата за счет химического связывания используемого модификатора (фторсодержащий форполимер с изоцианатными группами) со сложным полиэфиром путем реакции изоцианатных групп форполимера с концевыми карбоксильными группами полиэтилентерефталата с последующим разветвлением макромолекулярной цепи за счет вторичных процессов образования аллофанатных, биуретовых и ацилмочевинных групп, а также ассоциативному взаимодействию перфторуглеродной цепи с метиленовыми фрагментами полиэфира, что способствует повышению термостойкости и гидролитической устойчивости полимера.The technical result of the proposed method is the possibility of expanding the temperature range of operation of products made of polyethylene terephthalate due to the chemical bonding of the modifier used (fluorine-containing prepolymer with isocyanate groups) to the complex polyester by the reaction of isocyanate groups of the prepolymer with terminal carboxyl groups of polyethylene terephthalate followed by branching of the macromolecular molecular chain biuret and acylurea groups, as well e associative interaction perfluorocarbon chain methylene-polyester fragments, thereby increasing the heat resistance and the hydrolytic stability of the polymer.

Поставленный технический результат достигается в способе модификации поверхности гранулята полиэтилентерефталата его обработкой модификатором при нагревании, причем в качестве модификатора используют смесь фторсодержащих форполимеров в количестве 2 масс.ч. на 100 масс.ч. полиэтилентерефталата следующих общих формул при их массовом соотношении 83(I):12(II+III):5(IV):The technical result achieved is achieved in a method of modifying the surface of a polyethylene terephthalate granulate by treating it with a modifier when heated, and a mixture of fluorine-containing prepolymers in an amount of 2 parts by weight is used as a modifier. per 100 parts by weight polyethylene terephthalate of the following general formulas with a mass ratio of 83 (I): 12 (II + III): 5 (IV):

Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000003
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000005
Figure 00000006

полученных в результате взаимодействия 4,4'-дифенил-метанадиизоцианата с 1,1,5-тригидроперфторпентанолом-1 в присутствии каталитических количеств ди-н-бутилдилаурината олова при мольном соотношении реагентов 1:1:0,005 соответственно, в среде хлорбензола и н-гексана при их объемном соотношении 8:1, при температуре 80°C, частоте ультразвука 40 кГц в течение 2 ч, при этом модификацию осуществляют в среде хлорбензола при 150°C в течение 4 ч.obtained by the reaction of 4,4'-diphenylmethane diisocyanate with 1,1,5-trihydroperfluoropentanol-1 in the presence of catalytic amounts of tin di-n-butyldylaurinate at a molar ratio of reactants 1: 1: 0.005, respectively, in a medium of chlorobenzene and n-hexane at a volume ratio of 8: 1, at a temperature of 80 ° C, an ultrasound frequency of 40 kHz for 2 hours, the modification is carried out in chlorobenzene at 150 ° C for 4 hours.

Химическое взаимодействие изоцианатных групп форполимера с концевыми карбоксильными группами ПЭТ приводит к образованию смешанного ангидрида (1):The chemical interaction of the isocyanate groups of the prepolymer with the terminal carboxyl groups of PET leads to the formation of mixed anhydride (1):

Figure 00000007
Figure 00000007

В условиях проведения модификации поверхности гранулята ПЭТ возможно дополнительное генерирование изоцианатных групп путем частичного раскрытия 1,3,5-тризамещенного изоциануратного (II) и 1,3-дизамещенного уретидиндионового (III) циклов.Under conditions of surface modification of PET granulate, additional generation of isocyanate groups is possible by partial opening of 1,3,5-trisubstituted isocyanurate (II) and 1,3-disubstituted urethidinedione (III) cycles.

Образовавшийся ангидрид (1) способен частично элиминировать диоксид углерода с образованием амидных групп (2):The resulting anhydride (1) is able to partially eliminate carbon dioxide with the formation of amide groups (2):

Figure 00000008
Figure 00000008

Изоцианатные группы фторсодержащего форполимера могут в дальнейшем взаимодействовать с уретановыми фрагментами в составе структур (I)-(IV), а также (1) и (2), приводя к разветвлению макромолекулярной цепи (вторичные реакции):The isocyanate groups of the fluorine-containing prepolymer can subsequently interact with urethane fragments in structures (I) - (IV), as well as (1) and (2), leading to branching of the macromolecular chain (secondary reactions):

Figure 00000009
Figure 00000009

Преимуществами способа модификации поверхности гранулята ПЭТ являются высокая растворимость модификатора в хлорбензоле, что обеспечивает более равномерное модифицирование поверхности полиэтилентерефталата, а взаимодействие между функциональными группами фторсодержащего форполимера с ПЭТ способствует химическому «закреплению» модификатора на поверхности полимера.The advantages of the method for modifying the surface of PET granulate are the high solubility of the modifier in chlorobenzene, which provides a more uniform surface modification of polyethylene terephthalate, and the interaction between the functional groups of the fluorine-containing prepolymer with PET contributes to the chemical "fixing" of the modifier on the polymer surface.

Используют гранулят ПЭТ производства ОАО «ПОЛИЭФ» с содержанием концевых карбоксильных групп равным 30 мг-экв/кг (ТУ 2226-008-39989731-2009).PET granulate manufactured by POLIEF OJSC with a terminal carboxyl group content of 30 mEq / kg is used (TU 2226-008-39989731-2009).

В качестве диизоцианата используют 4,4'-дифенилметандиизоцианат (ТУ 2224-152-04691277-96).As the diisocyanate, 4,4'-diphenylmethanediisocyanate (TU 2224-152-04691277-96) is used.

В качестве полифторированного спирта-теломера используют 1,1,5-тригидроперфторпентанол-1 (ТУ 2421-151-05807960-2005).As a polyfluorinated telomeric alcohol, 1,1,5-trihydroperfluoropentanol-1 is used (TU 2421-151-05807960-2005).

В качестве оловоорганического катализатора используют ди-н-бутил-дилауринат олова (ТУ 6-02-818-78) в виде 0,5% масс, раствора в хлорбензоле.As the organotin catalyst, tin di-n-butyl dilaurate (TU 6-02-818-78) is used in the form of a 0.5% mass solution in chlorobenzene.

В качестве растворителей используют хлорбензол и н-гексан квалификации «Ч.Д.А.».As solvents, chlorobenzene and n-hexane of qualification “Ch.D.A.” are used.

В качестве модификатора используют фторсодержащие форполимеры, полученные реакцией 4,4'-дифенилметанадиизоцианата с 1,1,5-тригидро-перфторпентанолом-1 в присутствии каталитических количеств ди-н-бутил-дилаурината олова.As a modifier, fluorine-containing prepolymers obtained by the reaction of 4,4'-diphenylmethane adiisocyanate with 1,1,5-trihydro-perfluoropentanol-1 in the presence of catalytic amounts of tin di-n-butyl dilaurate are used.

Figure 00000010
Figure 00000011
Figure 00000010
Figure 00000011

Пример. В стеклянную колбу с обратным холодильником, снабженным хлоркальциевой трубкой, помещают 40 мл смеси хлорбензола и н-гексана в объемном соотношении 8:1 соответственно, 1 г (0,004 моль) 4,4'-дифенил-метанадиизоцианата, 0,6 мл (0,004 моль) 1,1,5-тригидроперфторпентанола-1 и по каплям прибавляют 0,1 мл ди-н-бутилдилаурината олова в виде 0,5% масс, раствора в хлорбензоле. Колбу термостатируют при температуре 80°C в течении 2 ч при частоте ультразвука 40 кГц. Образовавшиеся продукты реакции подвергают фракционированию: форполимер (I) растворим в хлорбензоле при 25°C, форполимеры (II и III) малорастворимы при 25°C в хлорбензоле и форполимер (IV) растворим в хлорбензоле при 80°C. Продукты промывают н-гексаном, сушат над безводным хлоридом кальция и хранят в запаянных ампулах. Степень превращения 1,1,5-тригидроперфтор-пентанола-1 составляет 76,2%. Содержание изоцианатных групп в смеси форполимеров 22,4-26,8% масс. Температура плавления смеси форполимеров 176-182°C с разложением.Example. 40 ml of a mixture of chlorobenzene and n-hexane in a volume ratio of 8: 1, respectively, 1 g (0.004 mol) of 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 0.6 ml (0.004 mol) are placed in a glass flask with a reflux condenser equipped with a calcium chloride tube. ) 1,1,5-trihydroperfluoropentanol-1 and 0.1 ml of tin di-n-butyldylaurinate are added dropwise in the form of a 0.5% mass solution in chlorobenzene. The flask is thermostated at a temperature of 80 ° C for 2 hours at an ultrasound frequency of 40 kHz. The resulting reaction products are subjected to fractionation: prepolymer (I) is soluble in chlorobenzene at 25 ° C, prepolymers (II and III) are slightly soluble at 25 ° C in chlorobenzene and prepolymer (IV) is soluble in chlorobenzene at 80 ° C. The products are washed with n-hexane, dried over anhydrous calcium chloride and stored in sealed ampoules. The degree of conversion of 1,1,5-trihydroperfluoro-pentanol-1 is 76.2%. The content of isocyanate groups in the prepolymer mixture is 22.4-26.8% by weight. The melting point of the prepolymer mixture is 176-182 ° C with decomposition.

Figure 00000012
Figure 00000013
Figure 00000012
Figure 00000013

Заявленный способ осуществляется следующим образом.The claimed method is as follows.

В колбу помещают растворитель (хлорбензол), гранулят ПЭТ, модификатор (фторсодержащие форполимеры), нагревают до 150°C и выдерживают 4 ч, затем отгоняют растворитель и сушат модифицированный гранулят ПЭТ при 100°C.A solvent (chlorobenzene), PET granulate, a modifier (fluorine-containing prepolymers) are placed in the flask, heated to 150 ° C and held for 4 hours, then the solvent is distilled off and the modified PET granulate is dried at 100 ° C.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.The invention is illustrated by the following example.

В стеклянную колбу загружают 100 г гранулята ПЭТ, 2 г фторсодержащего форполимера и 150 мл хлорбензола. Колбу термостатируют при температуре 150°C в течении 4 ч. Модифицированный гранулят ПЭТ сушат при 100°C под вакуумом. Степень превращения фторсодержащих форполимеров составляет 87,6%.100 g of PET granulate, 2 g of a fluorine-containing prepolymer and 150 ml of chlorobenzene are charged into a glass flask. The flask was thermostated at a temperature of 150 ° C for 4 hours. The modified PET granulate was dried at 100 ° C in vacuo. The degree of conversion of fluorine-containing prepolymers is 87.6%.

Модифицированный гранулят ПЭТ. РЖ-спектр, ν, см-1: 3367 (наложение vO-H(COOH) и νN-H), 2870 (νC-H), 1777,6 (vC=O, ангидридный), 1712 (νC=O, сложноэфирный, карбаминовый и амидный), 1692-1596,5 (Сарар).Modified PET granulate. RG spectrum, ν, cm -1 : 3367 (superposition of v OH (COOH) and ν NH ), 2870 (ν CH ), 1777.6 (v C = O , anhydride), 1712 (ν C = O , ester, carbamic and amide), 1692-1596.5 (C ar- C ar ).

В таблицах 1 и 2 представлены данные термоокислительной деструкции и гидролитической устойчивости исходного и модифицированного гранулята ПЭТ.Tables 1 and 2 present the data of thermooxidative degradation and hydrolytic stability of the initial and modified PET granules.

Таблица 1Table 1 Термоокислительная деструкция исходного и модифицированного ПЭТ*Thermooxidative degradation of the starting and modified PET * ОбразецSample Температура, при которой происходит соответствующая потеря массы, °CTemperature at which corresponding weight loss occurs, ° C Тнач T beg Δm=5%Δm = 5% Δm=10%Δm = 10% Δm=15%Δm = 15% Δm=20%Δm = 20% Δm=30%Δm = 30% Δm=40%Δm = 40% Δm=50%Δm = 50% ПЭТPAT 282282 368368 382382 387387 392392 394394 400400 487487 Модифицированный ПЭТModified PET 280280 396396 407407 416416 419419 421421 425425 465465 * исследования проводились в интервале температур 23-600°C* studies were conducted in the temperature range 23-600 ° C

Таблица 2table 2 Гидролитическая устойчивость исходного и модифицированного ПЭТ в агрессивных средахHydrolytic stability of the starting and modified PET in aggressive environments МатериалMaterial Водопоглощение за 24 часа, %Water absorption in 24 hours,% Потеря массы образца при его экспозиции в течение 30 мин в агрессивной среде, %The mass loss of the sample during its exposure for 30 min in an aggressive environment,% Водопроводная вода (200°С)Tap water (200 ° C) 5% соляная кислота (120°С)5% hydrochloric acid (120 ° C) 10% гидроксид натрия (120°С)10% sodium hydroxide (120 ° C) Гипохлорит натрия (80°С)Sodium hypochlorite (80 ° C) Бензол (80°С)Benzene (80 ° C) ПЭТPAT 0,30.3 0,70.7 4,24.2 5,65,6 4,14.1 0,90.9 Модифицированный ПЭТModified PET 0,10.1 0,40.4 3,53,5 3,83.8 2,72.7 0,30.3

Сопоставительный анализ показателей качества позволил установить, что модифицированный ПЭТ характеризуется меньшим содержания ацетальдегида и влаги (табл.3).A comparative analysis of quality indicators allowed us to establish that the modified PET is characterized by a lower content of acetaldehyde and moisture (Table 3).

Таблица 3Table 3 Показатели качества исходного и модифицированного ПЭТQuality indicators of the initial and modified PET Наименование показателя качестваName of quality indicator Норма по ТУ 2226-008-39989731-2009Norm according to TU 2226-008-39989731-2009 ПЭТPAT Модифицированный ПЭТModified PET 1one Внешний видAppearance Гранулят белого цвета без посторонних включенийWhite granulate without impurities Гранулят желтоватого цвета без посторонних включенийYellowish granulate without foreign matter 22 Характеристическая вязкость, дл/г, в пределах включительноIntrinsic viscosity, dl / g, inclusive 0,78-0,820.78-0.82 0,790.79 0,800.80 33 Масса 100 гранул, г, не болееMass of 100 granules, g, no more 2,02.0 1,71.7 1,71.7 4four Температура плавления, °C, в пределах включительноMelting point, ° C, inclusive 243-249243-249 246246 247247 55 Цвет: Color: - величина L*, не менее- value L *, not less 8282 8686 8585 - величина b*, не более- value b *, no more 1one 00 8,88.8 66 Массовая доля ацетальдегида, млн-1, не болееMass fraction of acetaldehyde, mln -1 , no more 1,01,0 0,70.7 0,30.3 77 Мольная доля карбоксильных групп, ммоль/кг, не болееMolar fraction of carboxyl groups, mmol / kg, not more than 4040 30thirty 27,627.6 88 Массовая доля влаги, %, не болееMass fraction of moisture,%, no more 0,30.3 <0,1<0.1 <0,05<0.05 99 Гигиенические показатели:Hygiene indicators: - запах водной вытяжки, балл, не более- smell of water extract, score, no more 1one <1<1 1one - привкус водной вытяжки- taste of water extract Не допускаетсяNot allowed ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent - изменение цвета и прозрачности водной вытяжки- change the color and transparency of the water extract Не допускаетсяNot allowed ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent

Снижение доли воды в ПЭТ особенно важно, так как она является катализатором деструкции полиэфира (Брукс Д., Джайлз Дж. Производство упаковки из ПЭТ: Пер. с англ. под ред. О.Ю. Сабсая. СПб.: 2006. 368 с; Петухов Б.В. Полиэфирные волокна. М.: Химия, 1976. 272 c.).Reducing the proportion of water in PET is especially important, since it is a catalyst for the destruction of polyester (Brooks D., Giles J. Production of PET packaging: Translated from English under the editorship of O. Yu. Sabsai. St. Petersburg: 2006. 368 s; Petukhov, B.V., Polyester Fibers, Moscow: Chemistry, 1976.272 p.).

Температура проведения модификации поверхности гранулята ПЭТ, составившая 150°C, является оптимальной, поскольку обеспечивает высокую растворимость фторсодержащих форполимеров в хлорбензоле, а также реакционную способность изоцианатных групп к образованию аллофанатных, биуретовых и ацилмочевинных фрагментов. Увеличение температуры модификации свыше 150°C приводит к нежелательному частичному растворению гранулята сложного полиэфира и деформированию их формы, а также дегидрофторированию перфторуглеродной цепи. Снижение температуры менее 150°C уменьшает степень превращения модификатора, а также приводит к ухудшению термоокислительной и гидролитической стабильности модифицированного ПЭТ.The temperature of the surface modification of PET granulate, which was 150 ° C, is optimal, since it provides high solubility of fluorine-containing prepolymers in chlorobenzene, as well as the reactivity of isocyanate groups to the formation of allophanate, biuret, and acylurea fragments. An increase in the modification temperature above 150 ° C leads to an undesirable partial dissolution of the polyester granulate and the deformation of their shape, as well as dehydrofluorination of the perfluorocarbon chain. Lowering the temperature to less than 150 ° C reduces the degree of conversion of the modifier, and also leads to a deterioration in the thermo-oxidative and hydrolytic stability of the modified PET.

Увеличение времени проведения модификации поверхности гранулята ПЭТ свыше 4 ч способствует их частичному растворению. Уменьшение времени модификации менее 4 ч приводит к снижению степени превращения модификатора, а также приводит к ухудшению термоокислительной и гидролитической стабильности модифицированного ПЭТ.The increase in the time of surface modification of PET granulate over 4 hours contributes to their partial dissolution. Reducing the modification time of less than 4 hours leads to a decrease in the degree of conversion of the modifier, and also leads to a deterioration in the thermo-oxidative and hydrolytic stability of the modified PET.

Увеличение количества модификатора - фторсодержащих форполимеров свыше 2 масс.ч. приводит к снижению температуры начала термоокислительной деструкции. Уменьшение содержания модификатора менее 2 масс.ч. способствует снижению термоокислительной и гидролитической стабильности гранулята ПЭТ.The increase in the number of modifier - fluorine-containing prepolymers over 2 parts by weight leads to a decrease in the temperature of the onset of thermal oxidative degradation. The decrease in the content of the modifier is less than 2 parts by weight helps to reduce the thermo-oxidative and hydrolytic stability of PET granulate.

ИК-спектры веществ снимали на ИК-Фурье спектрометре «Nicolet-6700» и спектрометре «Specord-M82».IR spectra of substances were recorded on a Nicolet-6700 IR Fourier spectrometer and a Specord-M82 spectrometer.

ЯМР-спектры (1Н и 13С) веществ регистрировали на приборе «Varian Mercury Plus» (рабочая частота 300 МГц, внутренний стандарт - тетраметилсилан).NMR spectra ( 1 H and 13 C) of the substances were recorded on a Varian Mercury Plus instrument (operating frequency 300 MHz, internal standard tetramethylsilane).

Термоокислительную стабильность образцов исходного и модифицированного ПЭТ изучали в интервале температур 23-600°C на Q- 1000 дериватографе системы Паулик-Паулик-Эрдей (MOM, Венгрия) в воздушной атмосфере, а гидролитическую устойчивость в соответствии с ГОСТ 12020-72 «Пластмассы. Методы определения стойкости к действию химических сред».The thermal oxidative stability of the samples of the starting and modified PET was studied in the temperature range 23-600 ° C on a Q-1000 Paulik-Paulik-Erdey derivatograph system (MOM, Hungary) in an air atmosphere, and hydrolytic stability in accordance with GOST 12020-72 “Plastics. Methods for determination of resistance to chemical media. "

Измерение характеристической вязкости осуществляли с использованием стеклянного капиллярного вискозиметра «Уббелоде» (тип 1С по ИСО 3105) путем растворения навески полимера в смеси растворителей фенол: тетрахлорэтан (60:40 масс.). Цветовые величины L* (показатель светлости, характеризует бело-черную яркость) и b* (индекс цветности, характеризует сине-желтый оттенок) определяли на основе метода дифференциальной колориметрии по Международной колориметрической системе CIE.The characteristic viscosity was measured using a Ubbelode glass capillary viscometer (type 1C according to ISO 3105) by dissolving a portion of the polymer in a phenol: tetrachloroethane solvent mixture (60:40 mass.). The color values L * (luminance index, characterizes white-black brightness) and b * (color index, characterizes the blue-yellow hue) were determined based on the differential colorimetry method according to the CIE International colorimetric system.

Определение мольной доли карбоксильных групп основано на титровании гидроксидом натрия навески ПЭТ, растворенной в смеси о-крезол:хлороформ (70:30 масс.), с последующим обратным титрованием соляной кислотой.The determination of the molar fraction of carboxyl groups is based on titration with sodium hydroxide of a PET sample dissolved in a mixture of o-cresol: chloroform (70:30 mass.), Followed by titration with hydrochloric acid.

Оценку массовой доли влаги в ПЭТ проводили кулонометрическим методом, основанным на определении количества воды, испаряемой в сушильной печи с поверхности гранулята ПЭТ, и переносимой потоком азота в автоматическую титровальную установку Фишера.The mass fraction of moisture in PET was estimated by the coulometric method, based on the determination of the amount of water evaporated in the drying oven from the surface of the PET granulate and transferred by a nitrogen stream to the Fischer automatic titration unit.

Таким образом, разработан технологический способ модификации поверхности гранулята ПЭТ путем его обработки фторсодержащими форполимерами в среде хлорбензола при 150°C в течение 4 ч, позволяющий увеличить термоокислительную и гидролитическую устойчивость модифицированного ПЭТ, что позволяет расширить интервал эксплуатации полиэфирных изделий и повысить удобство переработки данного полимера.Thus, a technological method has been developed for modifying the surface of PET granulate by treating it with fluorine-containing prepolymers in chlorobenzene at 150 ° C for 4 hours, which allows to increase the thermal oxidative and hydrolytic stability of modified PET, which allows to extend the operating range of polyester products and increase the convenience of processing this polymer.

Claims (1)

Способ модификации поверхности гранулята полиэтилентерефталата, включающий его обработку модификатором при нагревании, отличающийся тем, что в качестве модификатора используют смесь фторсодержащих форполимеров в количестве 2 мас.ч. на 100 мас.ч. полиэтилентерефталата следующих общих формул при их массовом соотношении 83(I):12(II+III):5(IV):
Figure 00000014
Figure 00000015

Figure 00000016
Figure 00000017

предварительно полученных в результате взаимодействия 4,4'-дифенилметанадиизоцианата с 1,1,5-тригидроперфторпентанолом-1 в присутствии каталитических количеств ди-н-бутилдилаурината олова при мольном соотношении реагентов 1:1:0,005 соответственно в среде хлорбензола и н-гексана при их объемном соотношении 8:1, при температуре 80°C, частоте ультразвука 40 кГц в течение 2 ч, при этом модификацию осуществляют в среде хлорбензола при 150°C в течение 4 ч.
A method of modifying the surface of a granulate of polyethylene terephthalate, including processing it with a modifier when heated, characterized in that a mixture of fluorine-containing prepolymers in an amount of 2 parts by weight is used as a modifier. per 100 parts by weight polyethylene terephthalate of the following general formulas with a mass ratio of 83 (I): 12 (II + III): 5 (IV):
Figure 00000014
Figure 00000015

Figure 00000016
Figure 00000017

preliminarily obtained by the reaction of 4,4'-diphenylmethane diisocyanate with 1,1,5-trihydroperfluoropentanol-1 in the presence of catalytic amounts of tin di-n-butyldylaurinate at a molar ratio of reagents 1: 1: 0.005, respectively, in the environment of chlorobenzene and n-hexane when a volume ratio of 8: 1, at a temperature of 80 ° C, an ultrasound frequency of 40 kHz for 2 hours, while the modification is carried out in an environment of chlorobenzene at 150 ° C for 4 hours.
RU2012129640/04A 2012-07-12 2012-07-12 Method of modifying surface of polyethylene terephthalate granulate RU2495885C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012129640/04A RU2495885C1 (en) 2012-07-12 2012-07-12 Method of modifying surface of polyethylene terephthalate granulate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012129640/04A RU2495885C1 (en) 2012-07-12 2012-07-12 Method of modifying surface of polyethylene terephthalate granulate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2495885C1 true RU2495885C1 (en) 2013-10-20

Family

ID=49357184

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012129640/04A RU2495885C1 (en) 2012-07-12 2012-07-12 Method of modifying surface of polyethylene terephthalate granulate

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2495885C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02279737A (en) * 1989-04-19 1990-11-15 Neos Co Ltd Fluorination of polyester surface
JPH0559200A (en) * 1991-08-28 1993-03-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd Bottle for beverage
WO1998011293A1 (en) * 1996-09-12 1998-03-19 University Of Massachusetts Lowell Modification of polymeric substrates using dense gas
RU2110404C1 (en) * 1994-07-28 1998-05-10 Товарищество с ограниченной ответственностью "НЕС Лайт Лтд" Method of volume modification of polymeric materials
RU2303612C1 (en) * 2006-02-26 2007-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова Polymer composition for structural materials

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02279737A (en) * 1989-04-19 1990-11-15 Neos Co Ltd Fluorination of polyester surface
JPH0559200A (en) * 1991-08-28 1993-03-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd Bottle for beverage
RU2110404C1 (en) * 1994-07-28 1998-05-10 Товарищество с ограниченной ответственностью "НЕС Лайт Лтд" Method of volume modification of polymeric materials
WO1998011293A1 (en) * 1996-09-12 1998-03-19 University Of Massachusetts Lowell Modification of polymeric substrates using dense gas
RU2303612C1 (en) * 2006-02-26 2007-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова Polymer composition for structural materials

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6505917B2 (en) Process for preparing cyclic oligomers, and cyclic oligomers obtained thereby
EP3116932B1 (en) Polyester and method for preparing such a polyester
CN1180001C (en) Polycarbonate diol having high proportion of primary terminal OH
CN106459389B (en) Polyester and the method for being used to prepare this polyester
TWI440654B (en) Method for improving thermal stability of polypropylene carbonate
TWI619741B (en) Method for preparing polyester polymer and polyester polymer obtainable therefrom
Rizzarelli et al. Thermo-oxidative processes in biodegradable poly (butylene succinate)
US7863404B2 (en) Method of making isosorbide polycarbonate
US20220332852A1 (en) Phosphorus-containing cellulose esters, methods for their preparation, their use, and flame retardants
CN111094386B (en) Method for producing cyclic oligomers, cyclic oligomers obtainable thereby and method for polymerizing cyclic oligomers
RU2494121C1 (en) Method of modifying surface of polyethylene terephthalate granulate
RU2495885C1 (en) Method of modifying surface of polyethylene terephthalate granulate
RU2494122C1 (en) Method of modifying surface of polyethylene terephthalate granulate
RU2495884C1 (en) Method of modifying surface of polyethylene terephthalate granulate
RU2509785C2 (en) Method of modifying surface of polyethylene terephthalate granulate
EP2788399B1 (en) Preparation of homopolymer and copolymers of (phosphonyl)aromatic diesters and acids
RU2605554C1 (en) Polycondensation monomer
Yang et al. Bio-based pentamethylenediamine-derived semiaromatic copolyamide: controllable synthesis and discoloration mechanism
JP2001288222A (en) Polymer obtained from betulin and its production method
CN112759738A (en) Polyurethane foam with flame retardant function and preparation method thereof
CN101125918B (en) Neutralization treatment method for catalyst used for preparing polycarbonate from aromatics dihydroxy compounds and diester carbonate, and neutralizing agent used for the same
RU2707565C1 (en) Chlorine-containing dioxyether as a monomer for producing polycondensation polyesters
US3507906A (en) Polyesters,intermediates therefor,and processes relating thereto
SU740794A1 (en) Method of preparing polyaryloxyphosphasenes
CN117321113A (en) Method for producing polycarbonate

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140713