聚对苯二甲酸乙二酯/蒙脱土纳米复合材料的制备及结构性能研究

【摘要】：聚合物/层状硅酸盐纳米复合体系能大幅度提高材料的力学,耐热和气体阻隔等性能,有望成为制备高性能聚合物基复合材料的一种低成本,工艺简单的新方法。PET作为用量较大的一类通用塑料,如果能通过硅酸盐纳米复合大幅度提高其力学,耐热性能,结晶性能,将具有很大的实用价值和经济意义。因此PET/蒙脱土纳米复合材料的研究也备受关注。在PET/蒙脱土纳米复合材料的制备,结构和性能的表征等方面也有研究报道,而在熔融插层和分散机理,纳米复合材料的结构与性能及应用方面还缺乏深入研究。 本文在文献综述的基础上,主要以改性蒙脱土,和PET为原料,采用双螺杆挤出机进行共混,用熔融插层法制备了PET/蒙脱土插层复合材料。系统地研究了PET离聚物/蒙脱土的结构性能,并进行了PET/蒙脱土的增韧研究,最后以再生PET为原料,制备纳米复合材料应用于工程塑料和纤维纺丝材料,取得了以下主要研究结果。 1.采用水溶液阳离子交换法,制备了不同的有机胺改性蒙脱土,用WAXD,FT-IR,TGA表征了插层效果。实验结果表明,小分子有机胺对蒙脱土插层作用较弱,层间距增大不明显;长链有机胺对蒙脱土有较好的插层作用,烷基链越长,处理后蒙脱土的片层间距越大,且双烷基有机胺比单烷基有机胺更有利于插层结构形成:在所选有机处理剂中,双十八烷基二甲基氯化铵有机化蒙脱土插层效果最好,有机蒙脱土片层间距最大。 2.采用聚合插层的方法制备了一系列SPET/蒙脱土纳米复合材料,比较了复合材料与纯SPET的热力学性能。结果表明,SIPM在2～8mol%范围内,随其含量的增加,逐渐改善了蒙脱土片层在SPET中分散;-SO_3Na与MMT片层的相互偶极作用使粘土层间距增大;硅酸盐对SPET的结晶具有异相成核作用,减弱了离子对的相互作用,大大提高了离子含量较高的SPET6M和SPET8M5的结晶性能;SPET/MMT纳米复合材料具有比纯SPET更好的热稳定性,这是由于蒙脱土本身的高热稳定性,以及其二维层状结构阻碍了聚合物分子链的分解,提高了热分解温度。 3.研究了蒙脱土对PET结晶性能,热稳定性和力学性能的影响。结果表明,用熔融共混法可制备插层型PET/蒙脱土纳米复合材料,且当有机蒙脱土含量为1%时,有较好的插层效果;有机蒙脱土的加入改善了PET的结晶性能。蒙脱土在PET基体中起到了结晶成核剂的