專利名稱：用于生產(chǎn)大容積聚酯瓶的共聚酯配方的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚對苯二甲酸乙二酯(PET)共聚酯的配方。
背景技術(shù)：
隨著大眾普遍對飲用水質(zhì)的重視，目前許多公共場所或辦公處所經(jīng)常采用5加侖容器盛裝蒸餾水供人員飲用。因此，大包裝飲用水的市場逐漸增加。
目前此類大型的裝水容器，主要以聚氯乙烯(PVC)材質(zhì)或聚碳酸酯(PC)材質(zhì)所制成，其中PVC材質(zhì)容器，因為不具有環(huán)保價值，已逐漸被取代。而PC容器雖具有優(yōu)越的品質(zhì)，但原料成本卻相對較高。
而廣泛用來制作包裝碳酸飲料、礦泉水或茶飲料瓶子的PET共聚酯，其組份通常含有基于共聚酯的0至3mole％的間位苯二甲酸或含有基于共聚酯的1.5至4.0mole％的二乙二醇，在射出拉伸吹瓶的加工過程中，由于具有易于結(jié)晶的特性，故適用于生產(chǎn)瓶胚厚度約3-4mm，重量最高約僅100至120克和內(nèi)容積小于5升的瓶子；尤其此類共聚酯被加工制作厚度約達(dá)7厘米以上、重量達(dá)600克以上的瓶胚時，會發(fā)生結(jié)晶白化的現(xiàn)象。而瓶胚有結(jié)晶白化發(fā)生，將造成后續(xù)吹瓶步驟無法穩(wěn)定吹制瓶子；此外，倘若為避免瓶胚有結(jié)晶白化現(xiàn)象，而將瓶胚冷卻時間延長，又會導(dǎo)致產(chǎn)量下降而不具有經(jīng)濟(jì)價值。
為解決以上之問題，美國第6,309,718B1專利揭露一種共聚酯配方，可用來加工制作重量200克以上，內(nèi)容積達(dá)數(shù)加侖的瓶子。該共聚酯的組份含有4至10摩爾％的環(huán)己烷二甲醇或含有6至17摩爾％的間位苯二甲酸或者由以上兩種化合物混合組成的共聚酯；而且，該共聚酯的組成份，也可再加入雙羧酸化合物例如2，6-二羧酸其含量最多為50摩爾％，該共聚酯的固有黏度介于0.75至0.85dl/g。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種聚對苯二甲酸乙二酯(PET)共聚酯的配方，用來制作瓶胚厚度達(dá)7厘米以上，重量達(dá)600克以上，內(nèi)容積大于10升的聚酯瓶。
本發(fā)明所揭露的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)共聚酯配方，其主要成分為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)樹脂，而組成分含有X摩爾％間位苯二甲酸(IPA)，Y摩爾％之二乙二醇(DEG)及Z摩爾％的2，6-二羧酸；其中X，Y，Z符合以下條件2.5≤X≤6.0，2.5≤Y≤5.0，0≤Z≤5.0；及該共聚酯的固有黏度介于0.75至0.85dl/g。
本發(fā)明所揭露的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)共聚酯配方，可用工業(yè)界熟知的射出拉伸吹瓶法制出大內(nèi)容積的聚酯瓶；其方法為將本發(fā)明所揭露的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)共聚酯，以射出機(jī)制成透明的瓶胚后，再以近紅外光燈管，將瓶胚加熱至高于玻璃轉(zhuǎn)移溫度后，進(jìn)一步將瓶胚吹脹成瓶子。
由本發(fā)明所揭露的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)共聚酯配方所制成的大內(nèi)容積瓶子，具有良好的透明度，強(qiáng)度足夠盛裝超過10升以上甚至達(dá)5加侖的水，在搬運(yùn)過程中不會發(fā)生瓶子破裂的問題，并可回收瓶子清洗后再使用多次；再者，本發(fā)明的共聚酯具有比聚碳酸酯更具成本低廉的優(yōu)勢。
本發(fā)明揭露一種共聚酯的配方，其組成分主要含有聚對苯二甲酸乙二酯(PET)樹脂，和含有基于共聚酯之X摩爾％間位苯二甲酸(IPA)，Y摩爾％的二乙二醇(DEG)及Z摩爾％的2，6-二羧酸；其中X，Y，Z符合以下條件2.5≤X≤6.0，2.5≤Y≤5.0，0≤Z≤5.0，間位苯二甲酸于熔融反應(yīng)過程中加入，而二乙二醇除在熔融反應(yīng)自身發(fā)生外，需再額外加入二乙二醇，使之達(dá)到欲添加的目標(biāo)含量。
本發(fā)明的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)共聚酯，用聚酯工業(yè)界所熟知的熔融聚合反應(yīng)制備而得，其方法為純對苯二甲酸(PTA)、乙二醇的反應(yīng)漿體(Slurry)中，加入基于最終共聚酯之2.5至6.0摩爾％的間位苯二甲酸，并額外加入二乙二醇，使得額外加入之二乙二醇與過程中自發(fā)生成的二乙二醇的總和，為基于最終共聚酯的2.5至5.0摩爾％，另外再加入2，6-二羧酸，其含量不高于最終共聚酯的5.0摩爾％；于250至260℃的反應(yīng)溫度進(jìn)行酯化反應(yīng)，當(dāng)酯化反應(yīng)結(jié)束前加入催化劑、熱穩(wěn)定劑、色料及其它添加劑如抗氧化劑、光穩(wěn)定劑或潤滑劑等；再于265至275℃的反應(yīng)溫度及真空環(huán)境下進(jìn)行預(yù)聚合反應(yīng)，再于275至285℃反應(yīng)溫度、真空度1torr下進(jìn)行聚縮合反應(yīng)，當(dāng)聚合體的固有黏度(Intrinsic viscosity)至少達(dá)到0.55dl/g后，將聚合體經(jīng)過卸料冷卻并切成圓柱型的聚酯原粒。
由以上熔融聚合反應(yīng)得到的聚酯原粒，再經(jīng)過固相聚合反應(yīng)提升酯粒的固有黏度至0.75至0.85dl/g；此固相聚合反應(yīng)可以用連續(xù)式過程，先經(jīng)過結(jié)晶、干燥再預(yù)熱至205-220℃后，進(jìn)入固相聚合槽進(jìn)行提升固有黏度，固相聚合槽中通過連續(xù)通氮氣將反應(yīng)產(chǎn)生的乙二醇或水移除。
由此所得的共聚酯再經(jīng)過干燥后，可以利用射出機(jī)制成重量600克以上、厚度7厘米以上、長度36厘米的瓶胚；瓶胚重量較好為介于600至800克，瓶胚厚度較好為介于7.5-9.5厘米，瓶胚長度較好為介于36至42厘米，射出周期為90至130秒。本發(fā)明的共聚酯制成上述瓶胚，其透明度良好，未發(fā)生結(jié)晶白化的現(xiàn)象。
本發(fā)明進(jìn)一步利用微差掃描分析儀(DSC)分析本發(fā)明的共聚酯，其檢驗步驟為取下約3毫克(3mg)固相聚合后的共聚酯，先升溫至300℃，將共聚酯熔融后維持5分鐘，經(jīng)過急冷至室溫后，再以每分鐘20℃的升溫速率使聚合體經(jīng)歷玻璃轉(zhuǎn)移溫度區(qū)、結(jié)晶溫度區(qū)及熔點溫度區(qū)；其中結(jié)晶溫度區(qū)的波峰所圍成的面積代表結(jié)晶的放熱量，本發(fā)明的共聚酯其具有的共同點，為此結(jié)晶放熱的面積均小于10焦耳/克，更好為小于6焦耳/克；此數(shù)值遠(yuǎn)小于用于生產(chǎn)一般常見較小內(nèi)容積聚酯瓶的共聚酯的結(jié)晶放熱量，通常一般共聚酯的結(jié)晶放熱量都高于15焦耳/克以上，甚至高于25焦耳/克。因此，本發(fā)明的共聚酯通過添加常見的共聚合改良劑，能夠抑制結(jié)晶速率和能夠在短加工周期內(nèi)生產(chǎn)既透明又厚重的瓶胚。
本發(fā)明的瓶胚再以工業(yè)界所熟知的拉伸吹瓶法，進(jìn)一步制成內(nèi)容積大于10至20升的容器，該制法以近紅外光加熱使瓶胚的溫度達(dá)到玻璃轉(zhuǎn)移溫度以上，最好在高于玻璃轉(zhuǎn)移溫度20至40℃時進(jìn)行拉伸吹瓶。由本發(fā)明的共聚酯配分所制成的大內(nèi)容積容器，具有良好的透明度及強(qiáng)度，并可供多次回收清洗后再使用，故環(huán)保價值極高。
具體實施例方式
以下的實施例為說明本發(fā)明的效果，但并非以此限制本發(fā)明。
實施例1取79.54千克純對苯二甲酸(PTA)、4.755千克間位苯二甲酸(IPA)、1.38千克二乙二醇(DEG)及37.78千克的乙二醇(EG)，予以攪拌形成均勻的漿體后，加熱此漿體至260℃進(jìn)行酯化反應(yīng)，酯化壓力維持1.5至2.0Kg/cm2，當(dāng)酯化率達(dá)到95％以上，加入14克磷酸、45克醋酸銻及100克醋酸鈷，予以升溫至270℃進(jìn)行預(yù)聚合反應(yīng)，反應(yīng)壓力控制于760-20torr，經(jīng)過1小時反應(yīng)后，將溫度再提升至280℃，真空度降至1torr以下，進(jìn)行聚縮合反應(yīng)直至固有黏度達(dá)到0.60dl/g，予以經(jīng)過模頭擠壓冷卻切成圓柱型聚酯原粒。分析此聚酯原粒的IPA含量為基于共聚酯的5.5摩爾％，DEG含量為基于共聚酯的2.5摩爾％。
再將此聚酯原粒進(jìn)一步放入一雙椎型的旋轉(zhuǎn)真空聚合槽，于200至220℃的溫度，真空度為1torr以下的環(huán)境中，進(jìn)行固相聚合反應(yīng)，將聚酯粒的固有黏度提升至0.80dl/g。
以Perkin Elmer公司的微差掃描分析儀(DSC)分析該固相聚合后的共聚酯，先以快速升溫至300℃使之完全熔解后，經(jīng)過急速冷卻后再以20℃/分鐘的升溫速率加熱此聚酯，該聚酯的結(jié)晶放熱量為4.5焦耳/克。
將此固相聚合后的共聚酯，利用射出機(jī)于275至280℃的熔融溫度射出制成重量685克，瓶胚的瓶身位置的厚度介于8.5至9.0毫米，瓶胚的長度為410毫米；該共聚酯所得的瓶胚透明度良好，無結(jié)晶白化現(xiàn)象。
將由此制得的瓶胚，進(jìn)一步放入拉伸吹瓶機(jī)中，于瓶胚溫度110℃時吹制成為內(nèi)容積為5加侖的容器，其拉伸吹制過程穩(wěn)定，且容器的透明度及強(qiáng)度均良好。
實施例2同實施例1的做法，但合成共聚酯的組成份中含有IPA4.5摩爾％，DEG2.5摩爾％，固相聚合后的固有黏度0.81dl/g。
以DSC分析，結(jié)晶放熱量為6.8焦耳/克。
以射出機(jī)制得的瓶胚，其透明度良好，無結(jié)晶白化現(xiàn)象；該瓶胚再經(jīng)拉伸吹瓶可穩(wěn)定制成5加侖的瓶子，透明度及強(qiáng)度良好。
實施例3同實施例1的做法，但合成的共聚酯的組成份中含有IPA2.5摩爾％，DEG2.5摩爾％及2，6-二羧酸5.0摩爾％，經(jīng)固相聚合后的固有黏度0.78dl/g。
以DSC分析，結(jié)晶放熱量為2.2焦耳/克。
以射出機(jī)制得的瓶胚透明度良好，無結(jié)晶白化現(xiàn)象；該瓶胚再經(jīng)拉伸吹瓶可穩(wěn)定制成5加侖的瓶子，透明度及強(qiáng)度均良好。
比較實施例1同實施例1的做法，但合成的共聚酯的組成份中含有IPA2.4摩爾％，DEG2.4摩爾％，固相聚合后的固有黏度0.80dl/g。
以DSC分析，結(jié)晶放熱量為17.3焦耳/克。
以射出機(jī)制得的瓶胚透明度不佳，出現(xiàn)結(jié)晶白化現(xiàn)象；該瓶胚于拉伸吹瓶時再經(jīng)過近紅外光燈管予以加熱后，瓶胚逐漸白化，于吹制5加侖的瓶子，瓶子變成白霧狀且于吹制過程中容易破瓶。
比較實施例2
同實施例1的做法，但合成的共聚酯的組成份中含有IPA2.4摩爾％，DEG2.4摩爾％，而固相聚合后之固有黏度0.84dl/g。
以DSC分析，結(jié)晶放熱量為15.5焦耳/克。
以射出機(jī)制得的瓶胚透明度不佳，出現(xiàn)結(jié)晶白化現(xiàn)象；該瓶胚于拉伸吹瓶時再經(jīng)過近紅外光燈管予以加熱后，瓶胚逐漸白化，于吹制5加侖的瓶子，瓶子變成白霧狀且于吹制過程中容易破瓶。
權(quán)利要求
1.一種聚對苯二甲酸乙二酯(PET)共聚酯配方，用于生產(chǎn)重量達(dá)到600克以上、厚度大于7.0厘米的瓶胚，及內(nèi)容積大于10升以上之聚酯容器，其特征在于，該共聚酯配方的主要成分為聚對苯二甲酸乙二酯樹脂，再含有基于共聚酯的X摩爾％間位苯二甲酸，基于共聚酯的Y摩爾％二乙二醇，及基于共聚酯的Z摩爾％2，6-二羧酸；其中X，Y，Z符合以下條件2.5≤X≤6.0，2.5≤Y≤5.0，0≤Z≤5.0；及該共聚酯的固有黏度介于0.75至0.85dl/g。
2.如權(quán)利要求1所述的共聚酯配方，其特征在于，其取得的共聚酯以微差掃描分析儀(DSC)，以每分鐘20℃的升溫速率分析其結(jié)晶放熱量，均小于10焦耳/克。
3.一種瓶胚，其特征在于，由權(quán)利要求1取得的共聚酯，以射出機(jī)制成重量達(dá)到600克以上，厚度大于7.0厘米的瓶胚。
4.如權(quán)利要求3所述的瓶胚，其特征在于，其重量介于600至800克，厚度介于7.5-9.5厘米，長度36至42厘米。
5.一種聚酯容器，其特征在于，由權(quán)利要求3取得的瓶胚，再經(jīng)過拉伸吹瓶制成內(nèi)部容積大于10升的聚酯容器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚對苯二甲酸乙二酯(PET)共聚酯的配方，用于生產(chǎn)重量達(dá)到600克以上，厚度大于7.0厘米的瓶胚，和內(nèi)容積大于10升以上的容器，其主要成分為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)樹脂，再含有基于共聚酯X摩爾％間位苯二甲酸(IPA)，基于共聚酯Y摩爾％的二乙二醇(DEG)及基于共聚酯Z摩爾％之2，6－二羧酸；其中X，Y，Z符合以下條件2.5≤X≤6.0，2.5≤Y≤5.0，0≤Z≤5.0；及該共聚酯的固有黏度介于0.75至0.85dl/g。
文檔編號C08G63/00GK1405201SQ0214906
公開日2003年3月26日 申請日期2002年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月20日
發(fā)明者簡日春 申請人:南亞塑膠工業(yè)股份有限公司