1,2-丙二醇在聚酯合成中的應用研究

馬春輝

（北方工業學校，遼寧盤錦 124021）

1,2-丙二醇在聚酯合成中的應用研究

馬春輝

（北方工業學校，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用進行研究。

1,2-丙二醇；聚酯合成；應用

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國。如何以聚對苯二甲酸乙二酯（PET）為基礎，進行化學改性，即通過熔融共聚合的方法制備高附加值改性共聚酯產品，一直是全球各大聚酯生產企業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進行化學改性，從而賦予PET某些新的性能，達到提高聚酯產品附加值的目的。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-環己烷二甲醇等。

1,2-丙二醇是一種價廉易得的工業化二元醇，目前國內的年產量為十余萬噸，其主要生產方法為傳統的環氧丙烷水解法，現也有以玉米為原料經發酵方法進行生產。1,2-丙二醇分子結構的基本特點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，破壞結構的規整性，起到降低共聚酯熔融轉變溫度及結晶能力的作用。1,2-丙二醇最大的用途是生產不飽和聚酯樹脂的原料，此外還可以用作涂料生產中的溶劑及防凍液等。

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

2 實驗結果與討論

本實驗分別進行了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，通過實驗得出以下結論：

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量的甲基基團。

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

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變溫度增加，而結晶溫度降低。

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。

3 1,2-丙二醇在聚酯合成中的應用分析

1,2-丙二醇是一種常見的工業化二元醇，其目前的主要應用領域為不飽和聚酯樹脂的原料單體之一。同聚酯生產過程中的1,4-丁二醇、1,3-丙二醇、1,6-己二醇、1,4-環己烷二甲醇等二元醇相比較，1,2-丙二醇的顯著特點是其本身分子結構的不對稱，即屬于不對稱二元醇。由于含有手性碳原子而造成的結構不對稱性，從而導致1,2-丙二醇同對苯二甲酸進行酯化反應后，所得到酯化物結構的復雜性，即除了得到對稱結構的酯化物外，還可以得到不對稱結構的酯化物，這些對稱的及不對稱的酯化物再經過熔融聚合反應后，所得到的共聚酯中，其中含有1,2-丙二醇鏈節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構遭到一定程度的破壞，導致改性共聚酯的結晶能力下降，熔點下降。

1,2-丙二醇改性共聚酯的另一顯著結構特點是分子結構中含有側甲基基團，同普通PET相比較，甲基基團的引入可以使共聚酯的大分子主鏈內旋轉變得更加困難，表現為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。甲基基團的引入還可以增加共聚酯大分子鏈的疏水性能，這一點對聚酯薄膜在一些特殊場合的應用會帶來好處。

綜合實驗測試結果及上面的分析討論，1,2-丙二醇改性共聚酯的潛在應用市場包括以下幾個方面：

3.1 新型聚酯薄膜材料

聚酯薄膜生產過程中，要求適當降低PET的結晶能力，以便于產品的后加工，而1,2-丙二醇改性共聚酯能夠滿足這一要求，對比實驗證明，隨著1,2-丙二醇加入的增加，PET的結晶能力呈現有規律的下降，利用這一結果，可以制備熱收縮聚酯薄膜。另外，利用甲基基團疏水性能，可以制備具有特殊功能的聚酯薄膜。

3.2 瓶級聚酯切片

瓶級聚酯切片生產過程中，要求加入少量的第三單體，目的是降低PET的結晶能力，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。通過上述實驗分析可知，加入1,2-丙二醇也可以使普通PET的結晶能力受到有規律的降低，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，主要研究方向為高分子化學教學。