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《郑州大学》 2009年
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具有优良刚性韧性的废旧PET基工程塑料

郑丽娜  
【摘要】:随着聚对苯二甲酸乙二醇酯(Poly(ethylene terephthalate,PET)在包装领域中用量迅速增长,废弃PET(rPET)的量也在以大体相同的速度增加。rPET的回收利用已成为节能减排、废弃物资源化的重要课题。基于rPET仍具有高刚性、高耐热性及化学稳定性等优良性能,近年来国内外日益重视对rPET进行改性使其作为工程塑料使用的研发工作。尤其对于工程塑料消费量大而又主要依赖进口的我国,将rPET工程塑料化,更具有重要的经济、社会意义。 rPET工程塑料化要解决两方面的科学技术问题:其一,增韧;其二,改善结晶行为,使其能在较低模温下成型加工。研究工作有了较大的进展,但是还存在如何在韧性大幅度提高的同时刚性(拉伸屈服应力、弯曲弹性模量)不降低或也显著提高等尚待解决的科学技术问题。 为了使研制出的废旧PET基工程塑料呈现出韧性、刚性皆优的性能,本工作提出了应具有的结构特征的构思:引入能提高韧性的强韧性组分和能提高刚性的刚性组分;强韧性组分含有既能与刚性组分的表面发生化学反应又能与rPET发生化学反应的官能团;通过自组装,强韧性组分能够富集于rPET与刚性组分的界面区,形成结合强度高的适度柔性界面。 基于此,本工作以高密度聚乙烯、丁苯弹性体、乙丙弹性体、含环氧官能团的架桥剂(表示为C)及辅助架桥剂(表示为S)等为主要原料,采用“聚合桥连接、反应性混配”技术,研制出了反应性多功能母料(Reactive multifunctional master batch,R-MFMB),将R-MFMB与rPET、玻璃纤维(GF)进行热机械反应性共混,制备出了综合力学性能优良的废旧PET基工程塑料(rPET/R-MFMB/GF复合材料)。应用分级提取、IR、TEM、PLM、力学性能测定等分析测试技术和仪器设备对R-MFMB的化学结构和组成、熔体流动性和复合材料的化学结构、形态结构、结晶形态、力学性能、熔体流动性等进行了表征,得到如下主要结果和结论: (1)R-MFMB由未反应的HDPE、弹性体,HDPE大分子/弹性体大分子与两种架桥剂的接枝共聚物,HDPE大分子/弹性体大分子由架桥剂的桥链连接的接枝共聚物,HDPE大分子/弹性体大分子由架桥剂的桥链连接的交联共聚物以及两种架桥剂的均聚、共聚物组成。 (2)随着制备R-MFMB时含有环氧官能团的架桥剂所占比例的增加,R-MFMB中环氧官能团的含量Tc逐渐增大,架桥剂的表观转化率Ta先增大后减小;两种架桥剂总用量增加,R-MFMB中环氧官能团的含量Tc逐渐增大,架桥剂的表观转化率Ta逐渐减小。 (3)随着R-MFMB含量的提高,rPET/R-MFMB的悬臂梁缺口冲击强度大幅度提高;而弯曲模量和拉伸屈服应力略有降低。随着制备R-MFMB时含环氧官能团的架桥剂比例的增大,rPET/R-MFMB的悬臂梁缺口冲击强度、弯曲模量和拉伸屈服应力都是先升高后降低;两种架桥剂总用量增大,rPET/R-MFMB的悬臂梁缺口冲击强度大幅度提高,而弯曲模量和拉伸屈服应力略有降低。 (4)rPET/R-MFMB/GF复合材料中R-MFMB含有的环氧官能团既与rPET的端-OH、-COOH发生了化学反应,又与GF表面的-NH_2发生了化学反应;R-MFMB富集于rPET与GF的界面区,形成了结合强度高的适度柔性界面。 (5)随着R-MFMB含量的增加,rPET/R-MFMB/GF复合材料的综合力学性能先升高后降低。随着GF含量的增加,rPET/R-MFMB/GF复合材料的综合力学性能逐渐升高。组成为55/15/30的rPET/R-MFMB/GF复合材料的悬臂梁缺口冲击强度、弯曲模量、拉伸屈服应力分别达到6.65kJ/m~2、7.04GPa、98.2MPa,提高到原料rPET的3.52倍、3.21倍、2.43倍。
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TQ323.4

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1 郑丽娜;具有优良刚性韧性的废旧PET基工程塑料[D];郑州大学;2009年
2 王宁;PA66/RCT/rPET/滑石粉复合材料的研究[D];郑州大学;2010年
3 王荣娜;PP/活性rPET原位成纤复合材料[D];郑州大学;2011年
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