PET/PHB热致液晶聚酯合成及原位制备PET/PHB-CNT复合材料的研究

【摘要】：PET/PHB半芳香型热致液晶共聚酯具有优良的加工性能、力学性能以及低成本优势。但半芳香热致液晶共聚酯在聚合过程中分子链序列结构不受控制,单体对羟基苯甲酸(PHB)极容易发生自聚形成不熔不溶的均聚产物,最终影响液晶共聚酯性能。为了进一步提高其性能,本课题通过改进聚合工艺制备得到高分子量、无规链结构的PET/PHB半芳香型液晶共聚酯。此外,以PET/PHB半芳香型液晶共聚酯为基体,与多壁碳纳米管(MWCNT)原位聚合制备了PET/60PHB-CNT液晶复合材料,提高了其力学、热性能,对扩大PET/PHB液晶共聚酯的应用范围具有重要意义。 本课题通过熔融聚合制备PET/PHB液晶共聚酯,聚合过程中加入一定量乙酸酐,促进了反应物单体的均匀混合,降低了单体发生自聚的概率,减少了聚酯中不熔不溶均聚产物含量。通过对不同原料配比并研究聚合工艺对PET/PHB液晶共聚酯性能的影响,得到最佳原料配比值。在此基础上,采用原位聚合法制备了PET/60PHB-CNT液晶复合材料,研究了不同含量CNT对PET/60PHB-CNT液晶复合材料形态结构和性能的影响。 通过对PET/PHB液晶共聚酯研究发现：两步法合成PET/PHB液晶共聚酯时,产物粘度随乙酸酐引入量的增大先增高后降低,当乙酸酐摩尔添加量为PET重复单元的2倍时,产物的特性粘度最高,为0.78dl/g; PET/PHB液晶共聚酯的强度和模量相对传统方法制备的PET/PHB液晶共聚酯也分别提升了63%和191%；当HBA摩尔含量为50～70%时,PET/PHB液晶共聚酯具有明显的液晶性,随HBA摩尔含量增加PET/PHB液晶共聚酯特性粘度和液晶性则有所下降。 通过对复合材料研究发现,CNT含量为0.1～0.3wt%时能在基体中形成良好分散。由于CNT在基体中分散均匀,所以PET/60PHB-CNT液晶复合材料的力学性能、热稳定性能均随CNT含量增加而提高,且当CNT含量为0.3wt%时两项性能达到最优值。相比纯PET/PHB液晶共聚酯,PET/60PHB-CNT液晶聚酯复合材料的拉伸强度、模量和断裂伸长率分别提高38.7%,62.5%,46.4%,分解温度最高提高约8℃。