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PET的扩链及热致相分离法制膜的研究

张艳君  
【摘要】:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)具有优异的透明性,耐化学性和阻隔性被广泛的应用于包装领域,但是在熔融的加工过程中,PET易发生热降解、热氧化和水降解等反应,使其分子量下降,影响了加工性,也使制品的机械性能和化学性能降低,限制了其应用。针对上述问题,本课题使用化学扩链法增加PET的粘度和降低端羧基含量,满足PET的加工需求。 使用氰酸酯(BADCy)作为扩链剂,与常用的扩链剂环氧和二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)进行对比,对熔融状态的PET进行扩链。比较了扩链后的PET的熔体扭矩,特性粘度和粘均分子量,结果表明BADCy对PET的扩链效果较MDI和环氧E-51好。采用红外谱图来验证PET和BADCy的扩链反应,并对BADCy的扩链机理进行了详细说明。通过对扩链后PET扭矩,特性粘度以及羧基含量的测试,研究了反应时间,BADCy的含量以及不同转速对PET扩链效果的影响。结果表明,随着反应时间的延长会增加PET的分子量,但是时间过长会引起热降解。随着氰酸酯含量的增加,扩链反应速度增加,PET的扩链效果增加。转速的加快有利于剪切作用的加强,使得混合效果加强,但强烈的剪切会引发PET的降解。通过熔体流动速率(MFR)仪,扩展流变仪以及DSC测试,对扩链后的PET的流变性能以及结晶性能进行了表征。研究发现,PET的扩链限制了PET分子链的运动,使熔体的流动性能降低,结晶不完善,结晶困难,熔点温度低。 氰酸酯可在热或在催化剂作用下可发生环化反应,形成带有三嗪环结构的均聚物-氰酸酯的三聚体。本课题利用其三聚体的多官能度,高网络结构来提高其作为PET扩链剂的扩链效果。利用红外谱图计算出氰酸酯单体的转化率用来表征三聚体的含量。通过GPC来进一步测试三聚体的分子量及分子量分布。通过扭矩,特性粘度,羧基含量以及凝胶含量的测试对比了三聚体的含量对PET扩链的影响。结果表明,三聚体的存在可以使PET的扩链效果增加,但是当三聚体含量过高时,总的官能团活性降低,扩链效果减弱。通过熔体流动速率(MFR)仪,扩展流变仪以及DSC的测试,对扩链后的PET的流变性能以及结晶性能进行了表征。进一步的证明了扩链的发生,改善了PET的流变性能,阻碍了PET的结晶。 本课题尝试使用热致相分离(TIPS)法制备PET膜,选择二甲基亚砜(DMSO),二苯甲酮,N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为PET的稀释剂。通过扫描电镜(SEM)对稀释剂种类,PET初始浓度和分子量以及冷却温度对膜结构的影响进行了研究。结果表明,稀释剂与聚合物的相互作用不同,所制得的微孔膜结构不同。相容性好的PET/二苯甲酮体系,PET富集相呈现球状结构,随着聚合物浓度的增加,PET球尺寸减小。相容性差的PET/NMP和PET/DMSO体系分别呈现蜂窝状和双连续的结构。随着浓度和分子量的增加,孔径变小,体系由液-液相分离转变为固-液相分离。随着冷却温度的增加,其孔径增加,PET的富集相由球状成长为片状。


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