1,2-丙二醇在聚酯合成中的應(yīng)用研究

馬春輝

（北方工業(yè)學(xué)校，遼寧盤錦 124021）

1,2-丙二醇在聚酯合成中的應(yīng)用研究

馬春輝

（北方工業(yè)學(xué)校，遼寧盤錦 124021）

以1,2-丙二醇作為改性共聚酯合成過程中的二元醇組分，采用對苯二甲酸（PTA）、乙二醇（EG）和1,2-丙二醇為基本原料，通過熔融縮聚的工藝路線，得到改性共聚酯新材料，對1,2-丙二醇在聚酯合成中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

1,2-丙二醇；聚酯合成；應(yīng)用

1 引言

聚酯是一類重要的熱塑性高分子材料，我國是目前世界上最大的聚酯生產(chǎn)國。如何以聚對苯二甲酸乙二酯（PET）為基礎(chǔ)，進(jìn)行化學(xué)改性，即通過熔融共聚合的方法制備高附加值改性共聚酯產(chǎn)品，一直是全球各大聚酯生產(chǎn)企業(yè)極為感興趣的研究課題。可以通過選擇除對苯二甲酸（PTA）和乙二醇（EG）之外的其它二元酸或二元醇，對PET進(jìn)行化學(xué)改性，從而賦予PET某些新的性能，達(dá)到提高聚酯產(chǎn)品附加值的目的。目前常使用的二元酸包括：間苯二甲酸、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-環(huán)己烷二甲醇等。

1,2-丙二醇是一種價(jià)廉易得的工業(yè)化二元醇，目前國內(nèi)的年產(chǎn)量為十余萬噸，其主要生產(chǎn)方法為傳統(tǒng)的環(huán)氧丙烷水解法，現(xiàn)也有以玉米為原料經(jīng)發(fā)酵方法進(jìn)行生產(chǎn)。1,2-丙二醇分子結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)是具有不對稱的手性碳原子，可以使共聚酯大分子的對稱性下降，破壞結(jié)構(gòu)的規(guī)整性，起到降低共聚酯熔融轉(zhuǎn)變溫度及結(jié)晶能力的作用。1,2-丙二醇最大的用途是生產(chǎn)不飽和聚酯樹脂的原料，此外還可以用作涂料生產(chǎn)中的溶劑及防凍液等。

本實(shí)驗(yàn)的主要目的是以遼化公司研究院所開發(fā)的1,2-丙二醇改性共聚酯為基本原料，通過對樣品進(jìn)行差示掃描量熱（DSC）分析確定共聚酯樣品中1,2-丙二醇含量與其結(jié)晶性能之間的關(guān)系；通過對樣品進(jìn)行流變性能測試，分析討論其在熔融擠出過程中的流變行為。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

本實(shí)驗(yàn)分別進(jìn)行了1,2-丙二醇改性共聚酯傅立葉變換紅外光譜分析，1,2-丙二醇改性共聚酯DSC曲線分析，1,2-丙二醇改性共聚酯非等溫結(jié)晶行為研究，1,2-丙二醇改性共聚酯熱臺偏光顯微鏡分析，1,2-丙二醇改性共聚酯熱失重曲線分析，1,2-丙二醇改性共聚酯流變性能研究等，通過實(shí)驗(yàn)得出以下結(jié)論：

1）改性共聚酯樣品同普通聚酯具有相似的傅立葉變換紅外光譜圖。1,2-丙二醇加入量增加后，傅立葉變換紅外光譜圖中可以觀察到較弱的甲基特征吸收峰，證明改性共聚酯大分子主鏈中含有一定數(shù)量的甲基基團(tuán)。

2）第三單體1,2-丙二醇的加入，可以破壞PET大分子鏈結(jié)構(gòu)的規(guī)整性，起到降低普通聚酯結(jié)晶能力的目的。

3）隨著第三單體1,2-丙二醇加入量的增加（0~30%），共聚酯的玻璃化溫度和熔融轉(zhuǎn)變溫度增加，而結(jié)晶溫度降低。

4）改性共聚酯樣品同普通聚酯具有相近的熱穩(wěn)定性，可以保證在擠出及注射成型過程中改性共聚酯的熱穩(wěn)定性。

5）1,2-丙二醇改性共聚酯樣品的熔體流變性能測試結(jié)果表明，所合成的改性共聚酯具有典型的假塑型非牛頓流體的流變特性，非牛頓指數(shù)n為0.4~0.8，隨著剪切速率和測試溫度的提高，熔體剪切黏度均會一定程度的下降。流變性能測試還表明熔體剪切黏度低于純PET樣品的剪切黏度值，說明在同樣的加工條件下，改性共聚酯具有更好的成型加工性質(zhì)。

3 1,2-丙二醇在聚酯合成中的應(yīng)用分析

1,2-丙二醇是一種常見的工業(yè)化二元醇，其目前的主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)椴伙柡途埘渲脑蠁误w之一。同聚酯生產(chǎn)過程中的1,4-丁二醇、1,3-丙二醇、1,6-己二醇、1,4-環(huán)己烷二甲醇等二元醇相比較，1,2-丙二醇的顯著特點(diǎn)是其本身分子結(jié)構(gòu)的不對稱，即屬于不對稱二元醇。由于含有手性碳原子而造成的結(jié)構(gòu)不對稱性，從而導(dǎo)致1,2-丙二醇同對苯二甲酸進(jìn)行酯化反應(yīng)后，所得到酯化物結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，即除了得到對稱結(jié)構(gòu)的酯化物外，還可以得到不對稱結(jié)構(gòu)的酯化物，這些對稱的及不對稱的酯化物再經(jīng)過熔融聚合反應(yīng)后，所得到的共聚酯中，其中含有1,2-丙二醇鏈節(jié)部分具有明顯的不對稱性，這就可以使原有PET的大分子鏈的對稱結(jié)構(gòu)遭到一定程度的破壞，導(dǎo)致改性共聚酯的結(jié)晶能力下降，熔點(diǎn)下降。

1,2-丙二醇改性共聚酯的另一顯著結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是分子結(jié)構(gòu)中含有側(cè)甲基基團(tuán)，同普通PET相比較，甲基基團(tuán)的引入可以使共聚酯的大分子主鏈內(nèi)旋轉(zhuǎn)變得更加困難，表現(xiàn)為1,2-丙二醇加入量提高后，改性共聚酯的玻璃化溫度隨之提高。甲基基團(tuán)的引入還可以增加共聚酯大分子鏈的疏水性能，這一點(diǎn)對聚酯薄膜在一些特殊場合的應(yīng)用會帶來好處。

綜合實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果及上面的分析討論，1,2-丙二醇改性共聚酯的潛在應(yīng)用市場包括以下幾個(gè)方面：

3.1 新型聚酯薄膜材料

聚酯薄膜生產(chǎn)過程中，要求適當(dāng)降低PET的結(jié)晶能力，以便于產(chǎn)品的后加工，而1,2-丙二醇改性共聚酯能夠滿足這一要求，對比實(shí)驗(yàn)證明，隨著1,2-丙二醇加入的增加，PET的結(jié)晶能力呈現(xiàn)有規(guī)律的下降，利用這一結(jié)果，可以制備熱收縮聚酯薄膜。另外，利用甲基基團(tuán)疏水性能，可以制備具有特殊功能的聚酯薄膜。

3.2 瓶級聚酯切片

瓶級聚酯切片生產(chǎn)過程中，要求加入少量的第三單體，目的是降低PET的結(jié)晶能力，提高瓶子的透明性和加工性能，目前常用的第三單體為間苯二甲酸和二甘醇。通過上述實(shí)驗(yàn)分析可知，加入1,2-丙二醇也可以使普通PET的結(jié)晶能力受到有規(guī)律的降低，而玻璃化溫度得到一定程度的提高。因此，控制合適的1,2-丙二醇加入量，可以得到滿足使用性能要求的瓶級聚酯切片。

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

馬春輝（1988.07—），遼寧喀左人，助理講師，主要研究方向?yàn)楦叻肿踊瘜W(xué)教學(xué)。