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《北京化工大学》 2008年
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聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)结晶及其增强、增韧复合材料的研究

程红原  
【摘要】: 聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)具有高的刚性、电绝缘性、耐热性和耐化学药品性等优异性能,已广泛应用于纤维、薄膜以及食品包装等领域。由于PET具有结晶速率慢、成型制品收缩率大、尺寸稳定性差等缺点,限制了其作为工程塑料的应用。为改善PET的结晶行为,提高结晶速率,同时使PET的力学性能和提高抗冲击性有所提高,本文从结晶、扩链、增强增韧及动态流变行为等方面对PET及其复合材料进行了研究。 研究了苯甲酸钠、长链(C28-C32)烷基羧酸钠及离子型聚合物Surlyn(乙烯和甲基丙烯酸共聚物的钠盐)三种成核剂对PET结晶性能的影响。研究结果表明,这三种成核剂都能不同程度地改善PET的成核能力,提高结晶速率。促进PET结晶能力的大小顺序为:PET/Surlyn<PET/Nav101<PET/苯甲酸钠。苯甲酸钠会引起PET的降解,对材料的特性粘度的影响也最大;Surlyn对PET特性粘度的影响不大;Nav101对PET特性粘度的影响介于苯甲酸钠和Surlyn之间。对于Surlyn和Nav101,1.0%是成核剂的最佳用量,当成核剂含量超过1.0%时,材料的特性粘度相应下降,但结晶性能不再提高,反而下降。 进行了PET/苯甲酸钠/扩链剂RA20结晶行为及特性粘度的研究。苯甲酸钠是PET最为高效的成核剂之一,但会使PET发生降解,使材料性能下降。为了抑制苯甲酸钠成核剂在加工过程中引发的PET的降解,本文选用了环氧官能团扩链剂RA20,用于增加PET分子质量、提高其特性粘度。结果表明,随着RA20含量的增加,PET/苯甲酸钠/RA20体系的特性粘度不断提高。当扩链剂RA20的含量在2%以下时,RA20不但不会影响PET/苯甲酸钠体系的结晶性能,反而提高其结晶速率。当RA20含量超过3%时,PET/苯甲酸钠体系的特性粘度增加变得缓慢,PET/苯甲酸钠体系的结晶成核能力开始下降,共混物的结晶峰变宽,结晶速率变小。 采用弹性体EBAGMA和POE-g-MAH分别对PET/GF复合材料进行增韧。结果表明,随着弹性体含量的增加,PET/GF/EBAGMA复合材料的缺口冲击强度不断提高;PET/GF/POE-g-MAH体系复合材料的冲击强度变化规律则表现为先增加后下降。SEM显微相片显示,同POE-g-MAH相比,由于EBAGMA与PET基体树脂具有更好的相容性,玻纤与基体树脂的界面强度更高。同PET/GF/POE-g-MAH复合材料相比,PET/GF/EBAGMA具有更好的刚韧平衡性,EBAGMA对于PET/GF体系的增韧效果更佳。 以高级扩展流变仪为分析手段,研究了PET、PET-GF和PET-GF-EBAGMA复合体系的流变行为规律。结果表明,PET熔体的弹性储能模量G′远小于粘性损耗模量G″,动态粘度h也很小,熔体的形变主要来源于分子链的滑移。玻璃纤维GF可同时提高PET熔体的G′和G″,但对G′的贡献略大,PET-GF熔体的损耗因子tanδ变小,动态粘度h降低。EBAGMA可显著提高PET-GF复合材料的G′和G″,但对G′的影响远大于G″;PET-GF-EBAGMA熔体的tanδ迅速降低,熔体形变中弹性形变的比例增大,动态粘度h,尤其在低频端明显增大。
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TQ327.1

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