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本文研究了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的结晶以及发泡行为,重点关注了PET增厚晶片与超临界流体固态发泡制备的微孔聚合物的泡孔形态之间的关系以及如何控制PET晶片增厚。
TEM显示PET在熔点附近退火时会发生晶片增厚行为,DSC显示退火后会出现两个峰,其中高温峰对应的熔点(Tm2)以及熔融焓(△Hm2)就是增厚晶片的熔点和熔融焓。在升温过程中,当温度低于241℃时,升温速率对晶片增厚行为影响不大;当温度高于241℃时,慢速升温则有利于晶片增厚。高压CO2在退火过程中主要起塑化作用,有效的促进了分子链的解缠结,使αc松弛更容易进行,但当片晶增厚到一定程度后,高压CO2降低PET的平衡熔点导致热力学推动力变小,又抑制了αc松弛。高压N2在此过程中则完全相反,静压作用使PET熔点升高,热力学推动力变大,促进了αc松弛。
对不同结晶形态的PET,包括无定型PET、熔点258.0 o℃的半结晶PET和熔点263.5℃的增厚晶片PET等,用CO2作为发泡剂进行了其固态间歇微孔发泡过程研究。结果表明在CO2溶胀过程中,PET会发生晶片增厚行为,而且增厚的晶片会严重影响泡孔形态,使孔分布不均匀,但是孔密度以及孔径受增厚晶片的影响不大;短的溶胀时间可以减少增厚晶片的生成,制得孔分布均匀的PET发泡材料。当使用N2做发泡剂时,升温速率则几乎对晶片增厚没有影响,其可能原因是升温速率诱导的晶胞尺寸扩张的差别被静压掩盖。因此对PET的固态间歇微孔发泡,为了制得孔分布均匀的PET发泡材料,就必须控制结晶条件,以抑制晶片增厚行为。
另外,本文还对在PET聚合过程中加入了第三单体得到的无定型PET或低熔点PET等改性PET的超临界流体间歇发泡和Mucell注塑发泡进行了初步研究。通过Mucell注塑发泡可制备孔径只有10μm的发泡材料;注塑充模中存在强剪切作用,导致剪切层泡孔变形合并,但是中间芯层不受剪切影响。