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PET/纳米SiO_2复合材料制备及结构性能研究

王锐  
【摘要】: 聚合物纳米复合材料是现代材料学的重点研究课题之一,对于开发高性能、多功能性材料具有重要意义。本研究采用在合成PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)时直接添加纳米SiO_2,首次制备了可用于纺丝的PET/纳米SiO_2复合物。 1、通过TEM研究了纳米SiO_2在PET复合物中的分散性。结果表明采用球磨法,添加适量氨基硅烷分散剂,在EG中球磨5hr以上可得分散性及稳定性良好的纳米SiO_2分散液,将分散液添加到酯交换反应体系,经缩聚可制得有80%以上的SiO_2粒子以纳米级尺寸存在的PET/纳米SiO_2复合物。 2、用IR及XSP研究了PET/纳米SiO_2复合物的分子结构。研究结果表明,PET的酯基羰基氧与纳米SiO_2的Si原子配位络合;分散剂与PET发生反应,生成了酰胺键,这两种作用的协同效应有利于SiO_2均匀稳定分散于PET中。 3、研究了添加纳米SiO_2对酯交换及缩聚反应速率的影响。纳米SiO_2的添加量、分散细度及分散剂均能提高酯交换反应的活化能及频率因子,纳米SiO_2对缩聚反应有协助催化及增稠效应,使缩聚反应速率明显加快。 4、对PET/纳米SiO_2复合物的性能进行了研究。 JJY等温结晶、DSC非等温结晶及X-ray衍射实验的结果表明,添加纳米SiO_2有利于复合物的冷结晶及热结晶过程,随SiO_2细度及添加量的增加,结晶速率提高,结晶度增大;添加PEG对复合物的冷结晶过程有利,但在热结晶过程中却随其添加量的增加结晶能力降低。 DSC研究结果表明,添加纳米SiO_2后,复合物的T_g、T_(cc)下降,T_(mc)、 四川大学博士学位论文 Tm上升,但与pEG共聚后Tg、Tc。、Tm均降低。 TG的研究结果表明,添加纳米510:后,复合物的热分解温度略有升高, 热分解速度略下降;分散剂对复合物的热稳定性影响不大:PEG的添加,复 合物的热稳定性下降。 PET/纳米5102复合物的流变性属切力变稀流体,随剪切速率的增加, 510:的增稠作用下降,熔体粘度下降;升高温度及添加PEG可使熔体粘度 降低,改善熔体流动性。 对复合物的可纺性及纤维的力学性能研究表明,在siq添加量小于2% 时可制得较低分子量,适于纺丝熔体粘度、可纺性良好的聚醋复合物,用于 制备抗起球聚酉旨纤维。


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