增容剂对PBT/PP共混物及其纤维的结构与性能影响研究

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聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)是芳香族聚酯,具有优良的电性能、耐热性能,PBT纤维具有极好的弹性、柔软且易染色,被广泛的应用到体育、医疗等行业,但PBT对缺口十分敏感,且自2010年后受到弹性更好、价格相对接近的聚对苯二甲酸丙二醇(PTT)纤维的挑战。通过嵌段、接枝或共混的方式对PBT改性,可以获得综合性能更加优异的材料,拓宽PBT纤维的应用领域,降低材料使用成本。本文以乙烯-醋酸乙烯共聚物接枝马来酸酐(EVA-g-MAH)、乙烯-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(POE-g-GMA)、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(EMG)和聚丙烯共聚物接枝马来酸酐(PP-g-MAH)为增容剂,采用熔融共混法制备了不同比例的PBT/聚丙烯(PP)共混物,通过扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热法(DSC)、热失重分析法(TG)、毛细管流变仪等多种测试手段分析共混物的结构性能并对其可纺性及纤维结构进行研究。1.增容剂对其共混物结构性能的影响。(1)SEM分析表明:PBT/PP共混物为不相容体系。PBT/PP(70/30)时添加前3种增容剂,其中1%EMG对共混物的增容效果最佳;PBT/PP(30/70)时添加4种增容剂,添加5%的PP-g-MAH时共混物的分散相尺寸最小。(2)红外分析表明:PBT/PP(70/30)时,添加1%的增容剂EVA-g-MAH、POE-g-GMA、EMG后共混物的红外光谱图无明显变化,但纯PBT位于937 cm-1处的特征峰在共混物中减弱。共混物PBT/PP(30/70)时,加入不同含量的PP-g-MAH,纯PBT中位于1017cm-1、937 cm-1、873 cm-1处的C-O、O-H伸缩振动峰在共混物的红外图谱中不明显。(3)TG、DSC分析表明:PBT/PP(70/30)时加入前3种增容剂均能使Tg由单峰变为双峰,共混物的耐热性增加,熔点无明显变化;PBT/PP(30/70)时,增容剂POE-g-GMA、PP-g-MAH时,共混物的分解温度降低,熔点无明显变化。(4)流变性能分析表明:PBT/PP(70/30)时,在2700C下,相同剪切速率下,未加和添加1%增容剂共混物的表观粘度都呈现不同幅度的增加,添加1%EVA-g-MAH共混物的表观粘度增加最明显,达到24Pa.s;测试未加和加有1%EMG的共混物在2600C、2700C、2800C下的流变性能,随着温度的升高,共混物的表观粘度均降低;PBT/PP(30/70)时,在2700C下,共混物表观粘度随着增容剂POE-g-GMA含量的增加出现不明显的增加。2.增容剂对共混纤维结构性能的影响。(1)PBT/PP(70/30)时,共混物的可纺性为1%EMG优于1%POE-g-GMA优于1%EVA-g-MAH;添加1%EVA-g-MAH共混纤维的拉伸强度和断裂伸长率最为优异,且力学性能优于纯PBT纤维;增容剂EVA-g-MAH、POE-g-GMA、EMG是共混物的有效成核剂。(2)PBT/PP(30/70)时,含EVA-g-MAH、EMG共混物不可纺,PP-g-MAH可纺性好于POE-g-GMA且含量为5%时最佳;随着增容剂PP-g-MAH含量的增加,共混纤维的力学性能和结晶性能都降低。
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