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PTT及PTT-PEG嵌段共聚物的合成和相转变的研究

乔宇  
【摘要】: 聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)是一种性能优异的新型聚酯,其特殊的结构和优良的物理化学性能,使之在纺织、工程塑料、薄膜等领域获得广泛应用。由于PTT大分子链上存在的三个亚甲基而导致的区别于PET和PBT的“奇碳效应”,使得PTT聚酯纤维能够同时克服PET的刚性和PBT的柔性,并兼有PET和PA的优点,如优异的回弹性、易加工性、易染色性以及蓬松性等。聚乙二醇(PEG)本身就是一类相变焓较高、热滞后效应低的储能材料,作为组分时常被用来研制新型相变材料。本文通过直接酯化-缩聚反应路线合成了不同分子量的聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)和聚对苯二甲酸丙二醇酯/聚乙二醇共聚物(PTT-PEG)。 利用红外光谱法(FTIR),差示扫描量热法(DSC),热失重(TG),核磁共振(1HNMR)等现代化分析技术分析研究了PTT和PTT-PEG的结构特征相变行为、储热性能及热性能的影响因素,分析了此类聚醚酯嵌段共聚物以PEG为软段、PTT为硬段的固-固相变材料的能量贮存和相变机理。 研究了用直接酯化法合成聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)的工艺,考察了影响合成工艺的各种因素,采用直接缩聚法,选择PTA/PDO摩尔比为1:1.6;催化剂用量为3.68/万;缩聚反应温度在265℃是非常合适的;通过共聚反应合成了PEG相对分子质量不同和含量不同的PTT-PEG嵌段共聚物,以DSC法表征了共聚物在常温下的相变性能。结果表明:当用于共聚的PEG相对分子质量达到4000以上时,制得的共聚物才具有良好的常温相变性能;且相变焓随PEG含量的升高而升高,但PEG的含量与初始PTA的质量比达到40%后相变焓反而下降。 用FTIR,1HNMR表征了PTT-PEG共聚物的结构,结果表明其是以PTT硬链段封端的多嵌段共聚物。通过改变加入的PEG相对分子质量和PEG/PTA投料比可控制PET-PEG嵌段共聚物相转变的热性能。PTT-PEG共聚物作为常温相变材料时,PEG的总量与PTA的比控制在40%,其中PEG6000与PEG4000的含量为60%和40%时为最佳。 结果表明:该PTT-PEG相变材料具有良好的储热性能,相变温度适中,热性能稳定,相变过程中不产生液体,其相变实质是聚醚软段PEG由结晶固态转变为非晶固态的过程。


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