论文部分内容阅读
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)因其吸湿率低、耐热性能好、抗疲劳性能好、耐磨性能好以及尺寸稳定性好等良好的物理、化学和机械性能,而被广泛应用于合成纤维、塑料等领域。然而,PET相对而言是一种较低结晶速率的线性半结晶聚合物,并且只有在适宜的条件下才能形成较好的晶体。因此,PET不适用于高速处理过程,例如用注塑成型得到工程塑料和用超高速纺丝得到具有特殊性能的纤维。人们试图通过物理共混和化学共聚的手段来提高PET的结晶速率。然而,通过与黏土类、金属氧化物、无机盐类等成核剂共混得到的改性PET,其相容性与使用持久性能差;而通过与离子单体、具有一定结构的芳环(如酰亚胺)单体等共聚单体共聚得到的改性PET,其成本高昂。本课题采用较价廉的聚丙二醇(PPG)与PET进行共聚,制备出一种具有优异的结晶速率并且低成本的共聚酯材料,使之既保留了PET的自身优点,又引入了PPG的特殊性能。本文主要研究内容和结论如下:1.合成了系列聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚丙二醇(PET/PPG)共聚酯,通过乌氏粘度计测定共聚酯的特性粘度和粘均分子量。并通过质子核磁共振(1H-NMR)谱图对共聚酯的化学结构进行表征和确认。2.采用差示扫描量热法(DSC)分析共聚酯的非等温结晶过程,并通过Avrami、Ozawa、Mo’s、Kissinger和Dobreva方法研究了共聚酯的非等温结晶动力学。结果表明,引入较少含量的PPG能明显提高PET的结晶速率,随着PPG在PET中含量的升高,共聚酯的结晶速率先升高后降低。并且在PPG含量为0.60mol%时,共聚酯具有最高的结晶速率。晶体的成核和生长方式主要是伴随着瞬时和零星成核的三维增长方式。同时,通过偏光显微镜(POM)研究了共聚酯的非等温结晶和等温结晶过程。结果表明,与PET相比,PET/PPG(特别是在PPG含量为0.60 mol%时)的晶体更加的小而密集,这也进一步证实了PET/PPG相较于纯PET具有更好的结晶性能,并且含有0.60 mol%的PET/PPG具有最好的结晶性能。通过X射线衍射(XRD)也证实了改性PET的良好结晶性能。3.通过熔融纺丝法将PET/PPG共聚酯纺丝,并经过拉伸卷绕后制得纤维。纤维的动态热机械分析(DMA)的研究结果表明PET/PPG共聚酯的分子链段更具有柔性以及更好的阻尼性能。通过力学性能分析可知改性PET纤维具有更好的韧性。纤维的TGA分析结果表明经PPG聚醚改性的PET纤维仍然具有良好的热稳定性能。