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PET合成与改性新工艺及其合金制备研究

史君  
【摘要】: 聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,简称PET)成本低且性能优异,在包装业、电子电器、医疗卫生、建筑、汽车等领域得到了广泛应用。但是,PET在使用过程中存在着刚性强、韧性差、结晶速率低等缺点。利用化学改性技术研究开发改性PET,获得具有优异性能的新型聚酯品种,扩大聚酯产品新的应用领域,这方面的工作引起了国内外学术界和产业界的高度重视。本文首先以对苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG)、1,4-环己烷二甲醇(CHDM)为基本原料,采用熔融缩聚方法,通过研制新型催化体系,合成制备了CHDM改性的共聚酯(PETG或PCTG)。然后,以PETG为基础,通过熔融共混的工艺路线,制备得到了PC/PETG、ABS/PETG、PET/PETG及PPS/PETG等合金材料。同时,提出采用氧化铝溶胶为原料,通过原位聚合的工艺路线制备得到了氧化铝溶胶改性PET材料。论文对上述材料的形态结构、结晶行为、热性能及力学性能等进行了研究。论文共分三个部分: 1、CHDM改性共聚酯合成及性能研究。 2、PETG共聚酯的合金制备及结构性能研究。 3、氧化铝溶胶改性PET合成与性能研究。本文的创新点和研究结果如下: 1、本文研制的CHDM改性共聚酯合成用催化体系和提出的合成工艺均未见国内外报道。研制出适合在直接酯化法合成工艺使用的新型高效催化复合体系,所制备的共聚酯切片色相b值良好,特性粘度高,产品主要质量指标达到了国外先进技术水平;采用醇解PET制备母液常压下进行PETG酯化反应的先进工艺,适于在PTA法聚酯工业装置上推广使用,基于自主研发的PETG共聚酯材料,通过PETG共聚酯加工性能的系统评价,发现并证明所研制的PETG共聚酯产品可以替代进口产品在国内推广使用。 2、以PETG为基础,提出了改善PC/PETG、PET/PETG、ABS/PETG、PPS/PETG四种合金材料性能的设计思路并经系统研究获得成功。在PC/PETG合金材料的研究中,利用PC与PETG的相容性好的特点,改善了PC的应力开裂性和加工性能,通过部分取代PC,降低了PC相关产品的成本;在PET/PETG合金材料的研究中,针对PET在制备工程塑料时具有刚性强韧性差的缺点,改善了PET的韧性;在ABS/PETG合金材料的研究中,部分取代在汽车和电子电器行业广泛使用的PC/ABS材料,降低了高档工程塑料的成本;在PPS/PETG合金材料的研究中,通过对其结晶行为的研究,发现了PETG对PPS结晶性能的主要影响因素。 3、提出了以氧化铝溶胶改性PET提高热性能的工艺方案。PET作为包装材料使用的瓶颈问题是需要进一步提高其耐热性,目前的原位聚合技术通常是添加纳米二氧化硅和蒙脱土,目前国内外文献中还未见有相关氧化铝溶胶改性PET方面的报道。本文采用原位聚合制备氧化铝溶胶改性PET,PET的玻璃化转变温度从72℃提高到87℃,同时PET的结晶速率显著提高。


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