贾宏涛[1]2004年在《聚对苯二甲酸乙二醇酯/无机纳米粒子原位复合材料的研究》文中指出本文以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为基体,以凹凸棒土、纳米CaCO_3和微米CaCO_3作为无机填料,采用原位复合法缩聚合成了PET/无机材料复合材料。根据PET聚酯缩聚反应特点,设计制作了1L的缩聚反应釜。采用钛酸酯和季铵盐分别对凹凸棒土进行了表面改性,IR、XPS、XRD及BET的结果表明,钛酸酯和季铵盐对凹凸棒土的表面改性不是简单的物理吸附,而是化学吸附,经过表面处理的凹凸棒土与乙二醇的浸润性提高;SEM和TEM结果表明,表面改性的凹凸棒土在乙二醇中可获得较好的分散效果。钛酸酯表面处理的纳米CaCO_3和微米CaCO_3可以提高与乙二醇的浸润性,SEM和TEM结果表明其在乙二醇中的分散效果较好。原位复合法熔融缩聚制备PET/ATP和PET/CaCO_3复合材料是可行的,PET复合材料的特性粘度和端羧基含量分析表明,ATP、纳米CaCO_3和微米CaCO_3对PET相对分子质量的影响不大;SEM和TEM均表明ATP、纳米CaCO_3和微米CaCO_3在PET基体中分散较好。对PET复合材料的DSC分析结果显示,PET复合材料的玻璃化转变温度、熔点和结晶温度均低于PET;ATP使PET的结晶成核速率加快,而纳米CaCO_3和微米CaCO_3阻碍PET的结晶成核。应用偏光显微镜观察了PET复合材料中结晶相在不同组成和不同结晶温度下的结晶形貌,其形态结构为球晶;对复合材料进行了小角激光Hv散射研究,计算了表征结晶尺度的相关距离、旋转半径和分形维数。应用X射线测定并计算了PET复合材料的结晶结构及晶体尺寸,发现叁种无机填料的引入使PET球晶的晶粒尺寸变小,但没有改变其晶型。测试了PET复合材料的力学性能和流变特性,研究了填料种类、含量和粒径对复合材料的拉伸强度、冲击强度以及熔体粘度的影响。
杨勉[2]2015年在《石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂的合成及其性能研究》文中指出石墨烯(Gr)是一种片层状的碳纳米材料,具有极高的比表面积、超高的机械强度、超强的导电导热性能等特点,在电子、能源、材料以及生物化学等方面具有非常广泛的研究和应用,已被国内外众多研究机构列为21世纪最有前途的材料之一。而聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制品具有机械强度高、尺寸稳定性好、加工性能好及化学稳定性佳等优点,在国民生产生活中具有广泛的应用。将石墨烯与聚对苯二甲酸乙二醇酯二者复合,开发石墨烯／聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂(Gr/PET)新材料,国内外研究尚少。本文旨在开发石墨烯／聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂材料,并研究其加工性能与结晶性能,为石墨烯／聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂的应用提供实验依据和技术支持。本文采用原位聚合法,以石墨烯为改性剂,合成了石墨烯／聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂。使用激光粒度分析仪(DLS)、扫描电子显微镜(SEM)与傅里叶红外光谱仪(FT-IR)分析表征了石墨烯的粒径及微结构以及改性聚酯的化学结构。采用热台偏光显微镜、差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)及热重分析仪(TG)研究了改性聚酯的结晶形态、等温结晶生长规律、结晶性能、晶型结构及热性能。用双柱毛细管流变仪测试研究了石墨烯改性聚酯的剪切流变性能。主要结论如下：1.选用乙二醇锑为催化剂,将超声分散的石墨烯通过原位聚合的方式加入到聚酯PET中,成功合成了一系列不同石墨烯含量的石墨烯／聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂。扫描电镜与激光粒度仪测试分析可知,石墨烯经超声分散后,粒径减小。FT-IR测试结果表明,所使用的石墨烯表面仍带有少量羟基、羧基及环氧基等活性基团。石墨烯／聚酯PET的红外光谱与特性黏数测试结果表明,在合成中石墨烯的加入,并不影响聚酯主链结构,但使其特性黏数有所降低,都可达到0.6dL/g。2.X射线衍射测试表明,石墨烯微粒的加入不改变PET的晶型结构,但使得晶粒尺寸与晶面间距都有所减小。随着石墨烯含量的增加,晶粒尺寸分布变窄,尺寸趋于一致。与纯PET相比,加入少量石墨烯的PET球晶数目增多,尺寸减小,球晶堆砌密集,石墨烯表现出高效的异相成核作用。此外,石墨烯的加入提高了材料的玻璃化转变温度Tg和熔点Tm,可使其结晶温度及结晶度得到提高。与纯PET相比,添加了0.3%石墨烯的改性聚酯的Tg增加了2.6℃,Tm提高了7℃。当石墨烯含量为0.05%时,改性聚酯的结晶温度比纯PET提高了约19%,当石墨烯含量为0.1%时,改性聚酯的结晶度由纯PET的26.9%提高到29.6%。非等温结晶研究表明,随降温速率的增加,结晶行为存在滞后现象,结晶温度降低,结晶峰变宽,半结晶时间t1/2减小。TG曲线表明,加入石墨烯后,聚酯的起始分解温度与停止分解温度均有所提高,说明石墨烯的加入可以提高PET的热稳定性。3.剪切流变结果表明,石墨烯的加入并未改变聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂熔体的流动类型,石墨烯／聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂熔体仍为切力变稀流体。但石墨烯含量对熔体表观黏度与非牛顿指数有较大的影响。随着石墨烯含量的增多,熔体流动阻力增大,聚酯熔体的表观黏度呈逐渐增大的趋势。在500s-1的剪切速率下,随着石墨烯含量由0增加到0.3%,熔体的表观黏度由21.61 Pa·s增大到49.07Pa·s,比纯PET高27.46Pa·s。同一剪切速率下,随着石墨烯含量的增加,其非牛顿指数减小,石墨烯的加入,增加了熔体的非牛顿性,使熔体黏度对剪切速率的依赖性增强。
张庆锋[3]2004年在《聚对苯二甲酸乙二醇酯纳米复合材料的制备及表征》文中研究说明聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是包装领域最具潜力的树脂品种之一，目前已经成功应用于软饮料等产品的包装。但常规的PET还不能满足阻隔和结晶性能的要求。本文采用原位聚合法制备了PET与蒙脱土(MMT)、水滑石(LDHs)和纳米氧化锌(ZnO)的纳米复合材料，重点研究了聚合工艺、无机粒子种类和含量对PET粘均分子量和结晶行为的影响规律。 分别采用酯化反应前、后加入MMT原位插层聚合工艺，制备了PET／MMT纳米复合材料，发现MMT加入使PET粘均分子量下降，玻璃化温度(Tg)、冷结晶温度(Tc)和熔融温度(Tm)也随MMT含量的增加而逐渐降低。透射电镜(TEM)照片显示，MMT在PET中的分散效果较好。通过固相缩聚，PET的粘均分子量提高，但热性能和结晶性能变化不大。 采用酯化反应前将LDHs预分散在乙二醇(EG)的原位插层聚合工艺，制备了PET／LDHs纳米复合材料，发现LDHs在PET中的分散效果较好，但大都是插层型复合，未见明显剥离；PET粘均分子量随LDHs含量的增加略有降低；其Tg、Tc、Tm均是先下降，再升高，而非等温结晶温度逐步升高，非等温结晶时间略有减少，结晶倾向增大。 采用原位聚合法制备PET／ZnO纳米复合材料并进行性能表征。结果表明，在PET／ZnO纳米复合材料中，ZnO仍有明显团聚。随着ZnO含量的增加，PET的粘均分子量稍有增大，Tg等先降低而后又有所回升。用聚乙二醇(PEG)处理ZnO，ZnO团聚无明显改善，PET粘均分子量降低，结晶性能提高。
王孝龙[4]2007年在《PET/SiO_2纳米复合材料的制备及性能研究》文中研究说明采用原位聚合法和溶胶-凝胶法制备PET／SiO_2纳米复合材料，通过对几种制备方法的比较，最终选择了溶胶．凝胶法来制备PET／SiO_2纳米复合材料。将正硅酸乙酯和水加入到制备PET的中间产物对苯二甲酸乙二醇酯(BHET)中，在液态下均匀混合，高温下发生溶胶-凝胶反应，再经过缩聚反应制得PET／SiO_2纳米复合材料，对制得的复合材料进行结构表征及性能分析研究。通过特性粘度的测试计算，PET／SiO_2纳米复合材料的特性粘度随SiO_2含量的增加而逐渐降低。普通PET灼烧后几乎无残留，而PET／SiO_2纳米复合材料灼烧后则残留大量白色粉体，经红外测试白色粉体为SiO_2，这说明SiO_2的确是存在于PET基体中。且通过TEM图像可以看出SiO_2的粒径在几纳米到几十纳米之间，均匀分散在PET基体中，SiO_2和PET基体之间的界面模糊，且没有微观相分离的发生。通过TG测试对PET和PET／SiO_2纳米复合材料的热降解动力学进行的分析研究表明，PET／SiO_2纳米复合材料初始阶段的降解活化能降低，其它阶段的活化能明显提高。这说明，在降解过程中的高温阶段，SiO_2使复合材料降解变得困难。通过DSC对非等温结晶动力学的研究表明，由于复合材料中SiO_2表面接枝了一定量的PET大分子，引起部分交联结构，严重限制了PET大分子的活动，因此复合材料中的SiO_2对PET的结晶起到阻碍作用。通过CONE对材料的燃烧性能研究表明，虽然PET／SiO_2纳米复合材料的点燃时间较普通PET缩短，但是SiO_2的加入明显降低了复合材料的热释放速率、热释放速率峰值及峰值出现时间、总释热量，因此SiO_2可以在一定程度上延缓复合材料的燃烧过程。通过毛细管流变仪对材料熔体的流变性能进行了研究，在低剪切速率下，PET／SiO_2纳米复合材料熔体表观粘度明显高于普通PET熔体，当剪切速率逐渐增加时，熔体非牛顿区内体系粘度逐渐降低，而且PET／SiO_2纳米复合材料熔体粘度降低速率较普通PET熔体快，说明复合材料对剪切应力的变化更敏感，这种现象有利于提高熔体在挤出注射成型时的流动性。
沈峰[5]2010年在《纳米SiO2的制备及其改性PET的研究》文中研究表明为了改善聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的力学性能,扩大其应用范围,本文利用正硅酸乙酯在乙二醇的水溶液中合成了纳米SiO_2溶胶,并通过原位聚合法成功制备了纳米SiO_2/PET复合材料。通过动态光散射分析仪(DLS)和透射电子显微镜(TEM)对纳米SiO_2粒子的状态及其在PET基体中的分散特性分别进行了表征;通过差示扫描量热分析仪(DSC)和X射线衍射仪(XRD)研究了纳米SiO_2粒子对PET热性能和结晶性能的影响;通过粘度测试和力学性能测试研究了纳米SiO_2/PET复合材料的特性粘度、冲击韧性和拉伸强度与纳米SiO_2粒子含量的关系;通过扫描电子显微镜(SEM)观察了纳米SiO_2/PET复合材料冲击断口的微观形貌。结果表明,在酸性条件下SiO_2粒子的粒径分布表现出较强的多分散性,而在碱性条件下SiO_2粒子的粒径分布均一;纳米SiO_2粒子的加入在一定程度上阻碍了PET的聚合过程,导致其特性粘度的下降;当纳米SiO_2粒子的含量达到0.6%时,纳米SiO_2粒子在PET基体中起到了异相成核作用,能显着促进PET的结晶过程;纳米SiO_2粒子能使PET的热结晶温度升高,冷结晶温度下降;当纳米SiO_2粒子的含量为1.0%时,复合材料的冲击韧性和拉伸强度同时达到最大,比纯PET分别提高了65%和32%,此时复合材料的冲击断面出现明显的韧性特征;当纳米SiO_2粒子的含量继续增加时,复合材料的冲击韧性和拉伸强度均开始下降。
冉进成[6]2010年在《增韧阻燃聚对苯二甲酸乙二醇酯工程塑料的研究》文中进行了进一步梳理聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)具有高的强度、电绝缘性、耐热性和耐化学药品性等优良性能,将PET作为工程塑料使用已是国内外热门的研究课题。特别是大量的回收PET废弃料,如何将其通过改性的方法转变成工程塑料,具有非常重要的意义。将PET作为工程塑料使用,需主要解决以下几方面的科学技术问题:一是对PET增韧,同时应尽可能不降低其强度,使之成为又强又韧的材料;二是加快结晶速度,提高结晶度,使之能在较低的模具温度下成型出综合优良性能的制品;叁是通过加入增强材料如玻璃纤维进一步提高材料的强度;四是选择合适的阻燃剂解决材料的阻燃问题。从国内外已有的研究工作来看,取得了许多好的成果,但还存在一些问题。如对PET增韧改性,用弹性体增韧的效果最好,但使其韧性大幅度提高的同时却降低了强度。添加一般的成核剂、成核助剂可以改善PET的结晶行为,满足在较低模具温度下成型的技术要求,但往往会降低PET的韧性。其中最大的问题是加入的这些改性的材料往往难以承受过高的加工温度而发生部分的热降解。本文以离聚物对PET进行改性,讨论了离聚物用量对PET结晶性能的影响,结果表明离聚物可以显着加快PET的结晶速率,改善PET的结晶性能。比较了离聚物、POE-MAH和乙烯—丙烯酸乙酯—甲基丙烯酸缩水甘油酯(PTW)等作为增韧剂对PET机械性能、流动性能和耐热性能的影响。结果表明离聚物树脂可以对PET起到增韧、增强作用,当其含量为10%时,冲击强度和拉伸强度分别提高66.8%和6.6%,耐热性也有所改善。POE-MAH和PTW都能增韧PET,但是使材料的强度下降较大。以离聚物含量10%为基础,研究了玻璃纤维含量对PET复合材料各项性能的影响,实验结果表明,PET复合材料的力学性能和耐热性都随着GF含量增加而显着提高,30%GF增强PET复合材料具有最好的综合性能。由于PET在加工过程中容易发生水解,环氧树脂具有较高的反应活性常被用来改善聚合物性能。本文在PET中加入双官能团环氧树脂NPES907,其可以通过与PET发生反应,改善了PET树脂与纤维的界面粘接强度,强度和耐热性都得到提高。当添加量为1%时,改善效果最好。同时,以溴代聚苯乙烯协同叁氧化二锑作为阻燃剂加入到复合材料中。实验证明,当阻燃剂的复合添加量为11%时可使材料达到UL94-V0阻燃等级。配合使用阻燃剂与抗滴落剂则可改善PET复合材料的抗滴落性,并减少阻燃剂用量,阻燃剂与抗滴落剂添加量各为10%和0.5%即可达到阻燃的效果。所制得增韧阻燃PET工程塑料具有较高的强度、耐热性和流动性,阻燃性优良。层状硅酸盐纳米黏土具有特殊的层状结构,其与聚合物共混可提高材料的强度和模量,还能加快结晶聚合物的结晶速率。在上述改性的基础上,分别以纳米蒙脱土、纳米高岭土和埃洛石碳纳米管对PET共混物进行改性。结果表明,纳米黏土作为异相成核剂可以加快PET的结晶速率,在PET基体中分散良好,少量纳米黏土都可提高材料的拉伸强度、刚性、流动性和耐热性,但是使材料冲击强度下降,当添加量为1%时材料综合性能最好。通过实验证明:以离聚物10份,玻璃纤维含量为30%,复合阻燃剂10%,抗滴落剂0.5%,纳米黏土含量1%时,制得的PET复合材料各项综合性能最好,接近美国杜邦FR530牌号PET的性能,能够满足制造电子、电器部件等方面的使用要求。
林国良[7]2015年在《纳米Al_2O_3和碳纤维增强PET复合材料性能研究》文中研究指明聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)具有优异的热稳定性、耐化学药品能力、电性能、易回收利用等综合性能,但作为工程塑料应用时存在韧性差、成型收缩大、加工温度高等缺点,因此对于PET进行改性使之作为工程塑料应用具有广泛的前景。本课题制备PET/无机纳米粒子和PET/碳纤维(CF)复合材料,以期改进PET材料存在的缺点,提高材料的性能;并系统研究复合材料结构和性能的变化,为材料的加工及应用提供一些理论数据,研究结果如下:首先,为了提高PET的强度及加工性能,本文选用了纳米Al_2O_3和传统的改性剂纳米SiO_2对比,以乙醇为介质进行分散,采用KH570包覆纳米粒子,然后与PET熔融共混制备样品,采用DSC、TG、SEM、POM等表征方法,研究PET/无机纳米粒子复合材料的结晶动力学、晶体结构、复合材料界面形貌以及力学性能的变化,得到的结论如下:纳米Al_2O_3与纳米SiO_2在复合材料中能够均匀分散,并在一定含量范围内提高复合材料的拉伸强度、冲击强度;结晶动力学研究表明莫志深法能较好的分析复合材料的非等温结晶过程,纳米Al_2O_3与纳米SiO_2都能作为成核剂提高PET材料的结晶能力,表现为提高复合材料的玻璃化温度,提高结晶速率,缩短结晶时间这些共性;但是纳米Al_2O_3在较低的1wt%用量下即得到与3wt%纳米SiO_2相差不大的改性效果,且纳米Al_2O_3在整个实验用量下对PET性能的改善表现得更为稳定,因此,与传统的改性剂纳米SiO_2相比,纳米Al_2O_3具有一定优势和发展前景。其次,碳纤维(CF)的优异的性能促使其作为另一个备选的PET改性剂,但CF的表面惰性成为PET/CF复合材料性能表现的短板,因此,本文选用了偶联包覆和化学接枝两种方法来对CF进行表面处理。第一种方法是利用KH570偶联包覆CF,研究偶联处理CF对PET复合材料性能的改善效果,研究结果表明经偶联处理CF能够促进PET/CF拉伸强度、冲击强度和热变形温度的提高,偶联包覆的碳纤维相比未处理的碳纤维在PET结晶性能的改善上效果更佳。第二种是在碳纤维表面化学接枝与PET相容性较好的官能团,为了取得更好的接枝效果,在接枝之前先用混酸对CF进行预处理:以过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,采用固相接枝法制备马来酸酐(MAH)接枝改性碳纤维,性能表征和化学滴定均表示MAH成功的在碳纤维表面发生了接枝反应;采用水溶液聚合法,以BPO引发MMA的化学接枝,红外光谱、热重分析、SEM、XPS均有证据表明MMA成功在碳纤维表面发生了聚合反应。将PMMA-g-CF和MAH-g-CF与PET熔融共混,发现通过接枝后,复合材料的拉伸强度、冲击强度和热变形温度比未处理的CF有了进一步的提高,动态流变性能分析也表明接枝PMMA比接枝MAH增强PET基体树脂的异质性更小,这说明PMMA-g-CF比MAH-g-CF在提高PET性能上更优越。与此同时,PET/碳纤维的结晶行为研究表明碳纤维对PET可起到异相成核剂的作用,有助于改善PET的结晶性能,提高结晶速率等;而结晶动力学的研究表明采用莫志深法分析时,数据和模型符合性较好,FWO法显示PET/CF复合材料的结晶活化能均比纯PET的低,且PMMA-g-CF的效果更加明显,这与宏观的力学和流变学数据相符合。综合所选用的无机纳米粒子和碳纤维对PET的改性效果,经过化学接枝的PMMA-g-CF表现出最优异的改性效果。
张坤[8]2010年在《聚对苯二甲酸乙二醇酯基微纳米复合材料的性能研究》文中研究表明高聚物基纳米复合树脂的研制及其应用研究是当前的热点,其中微纳尺度材料的引入对高聚物基体结构性能的影响备受学术界关注,也是产业界工艺调整优化的理论依据。本文以量大面广的聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate, PET)为基体,以两种典型微纳尺度功能材料：载银磷酸锆抗菌功能材料和原位生成片层状钛系有机化合物作为添加相,通过非等温结晶等方法系统研究了该两种材料的的引入对聚酯基体热性能、结晶行为、流变行为等的影响；通过2D-WAXD表征分析了片状钛系有机化合物在加工成型过程中的取向趋势；通过SEM、TEM、AFM、FTIR、13C NMR和MALLDI-TOF-MS等手段表征了从复合树脂中分离出的片状钛系有机化合物的形貌和结构,进一步提出了其原位形成机理；研究了PET/载银磷酸锆复合树脂的纺丝成形性能,表征了所得纤维的力学和抗菌等性能；初步探索了纤维加工成形中超分子结构变化。得到了如下主要结论：1.载银磷酸锆在PET基体中分散比较均匀,粒径在1μm左右；磷酸锆的引入对PET树脂的熔点以及热降解温度影响不大,对PET的晶型也没有影响,但使PET的结晶能力有所提高。载银磷酸锆的引入,使得PET的复数黏度下降,原因可能是因为磷酸锆的引入减少了PET分子链之间的缠结,导致黏度的下降。2.原位引入的钛系有机物均匀分散在PET基体中,呈片状分布,厚度约120 nm,长和宽约500 nm。钛系有机物的引入对PET基体的分子量及其分布、热降解性能、熔点和结晶行为无明显影响。复合树脂的WAXD图谱中在8-12°出现了新的衍射峰,表明该钛系有机物是结晶的,并且其结构区别于已有的纳米Ti02的结晶结构。引入钛系有机物的复合树脂表现出有趣的流变特性：复合树脂的表观粘度在比较低的剪切速率下(100S-1),高于空白PET,但在高剪切速率下,低于空白PET。检测并分析了钛系有机物沿树脂、薄膜铸片和双向拉伸薄膜不同侧面入射时的2D-WAXD衍射图谱,发现片状钛系有机化合物在薄膜中呈平躺分布。分析FTIR、13C NMR和MALLDI-TOF-MS图谱表明,钛系有机物是钛系前驱体与合成PET的原料PTA和EG反应的产物,为单斜晶系的片晶。3.深入研究了两种不同微纳米粒子的引入对于PET结晶行为的影响。利用Jeziorny法研究了非等温结晶的初级结晶阶段,并计算了Avrami指数在3-4.5之间。研究发现Jeziorny法以及Mo法可以很好的模拟两种不同复合体系的非等温结晶动力学,但是Ozawa法对于模拟PET/磷酸锆体系出现偏差,可以很好地描述PET/Ti系复合材料。叁种不同的处理方法都表明微纳米粒子的引入对于PET的结晶均有一定促进作用,加快了PET的结晶速率。4.PET/磷酸锆复合树脂在加工温度280-290℃之间具有很好的可纺性,在卷绕速度为800m/min, 1000m/min,1200m/min时,纺丝过程连续,随着纺丝速度增加,PET及其复合初生纤维的取向度增大。磷酸锆的引入对于PET的纤维取向度影响不大。磷酸锆的引入,使得在相同的卷绕速度下,断裂强度先减小后增大。原因可能是因为磷酸锆的引入造成纤维表面的应力集中。最后对纤维的抗菌性能进行了测试,表明有很好的抗菌效果,且抗菌率可以达到90%。5.依据DSC、WAXD以及二维SAXS等实验手段,初步探讨了牵伸过程对PET纤维超分子结构的影响。纤维在经过热牵伸后,DSC测试出现了熔融双峰,而且玻璃化转变以及冷结晶峰消失,可能是由于牵伸后的分子链排入晶格的折迭方式发生变化引起的；WAXD结果显示,未经牵伸的纤维的(110), (100)以及(111)晶面消失,经过牵伸后的纤维又重新出现。经过Scherrer公式计算晶面尺寸,牵伸后纤维的晶面尺寸要大于牵伸前的晶面尺寸。通过二维小角散射结果计算,初生丝的相关距离a01小于原丝的相关距离,相关距离a02大于原丝的相关距离。牵伸后纤维的旋转半径要大于牵伸前的,原因可能是因为牵伸后分子链沿着牵伸方向取向造成的。
严明[9]2008年在《聚酯/硅酸盐纳米复合工程塑料的研制》文中提出本文立足国内外PET工程塑料的产业需求,根据纳米PET(NPET)的技术发展趋势,以燕化聚酯事业部与中科院化学所在NPET方面的多年合作开发成果为基础,研究插层剂选择、合成工艺对复合材料性能的影响,优化选择合适方案,确定最佳工艺路线及参数,进一步进行中试放大研究和小批量应用研究,完成产业化的各种准备。比较了干土加入法、湿土加入法和凝胶法叁种插层土加入方法。干土加入法能得到较高分子量的复合材料,但分散性不好；湿土加入法虽然有较好的分散效果,但得不到较高分子量的复合材料；凝胶法可以得到分散性好且分子量较高的复合材料,分子量与普通PET相当,是合适的插层土加入方法。AFM研究表明,纳米蒙脱土粒子诱导了PET的快速结晶。TEM研究表明纳米粒子的片层解离非常好,插层土片层粒子在基体中的尺度以近似正态分布的形式存在,粒子的平均粒径为30~70nm。对插层土加入量对反应速度和生成物性能的研究发现：反应时间随着插层土含量的增加延长,当插层土含量大于一定量时,反应时间随着插层土含量的增加而逐渐缩短。NPET的熔点、端羧基含量随插层土含量的增加而降低,灰份、二甘醇含量随插层土含量的增加而增加。加入插层十使NPET分子量有所升高,分子量分布有所变窄,NPET的结晶温度提高,结晶速率增加,热变形温度显着升高。以优化后的工艺条件进行中试,反应速率、性能、结晶行为完全可以重复小试结果,产品各项性能,特别是结晶速度较小试结果更好。所得NPET与普通PET相比,结晶速率提高3~5倍,耐热温度提高约30℃,加工模温降至60-70℃,加工成型性好,各项性能指标均达到或超过了国内外PET工程塑料产品。经过玻纤增强的NPET材料在两家电器加工企业试用,用户反应加工工艺平稳,制品脱模正常,制品表面光泽尚可,其性能稳定、可靠,加工性能优良,尺寸稳定性好,表明该材料被用户肯定,可以部分替代原来各种PET工程塑料及PBT材料,具有产业化价值。
李忠明[10]2003年在《GEP/PO共混物的原位成纤及其形态、结构与性能》文中进行了进一步梳理以聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)为主的通用塑料高性能化是当前及今后高分子材料科学与工程领域的一项重要研究课题。以聚烯烃(PO)为主体的共混改性是实现通用塑料高性能化的一条重要途径。在共混过程中使分散相原位形成一些特殊形态，从而较大幅度提高材料性能、增加材料功能，是共混改性的一个重要发展趋势。本论文提出在共混物加工和其制品失效过程中应力、温度场作用下，使分散相原位成纤，从而简便、高效、清洁地达到通用塑料高性能化。 本论文对PO为主体的通用工程塑料(GEP)／PO共混物分别在熔融和固相下的原位成纤及其形态、结构、性能进行了研究，取得了大量有价值的数据和结果。这对丰富和发展聚合物共混和合金化改性理论具有较重要的学术价值，为开发新型聚合物共混物及合金提供了新的途径。主要研究成果： (一)挤出-热拉伸-淬冷制备GEP／PO原位微纤化共混物及形态与性能研究采用“熔融挤出-热拉伸-淬冷(melt extrusion-hot stretching-quenching)”制备原位微纤化共混物(in-situ microfibrillar blend，IMB)，为了保证在随后加工中微纤不被破坏，采用了低温成型(基体的加工温度)制备试样，系统研究了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)／聚乙烯(PE)共混物的原位成纤及其形态与性能。 (1)通过研究不同加工设备、不同口模结构及不同共混物体系对成纤的影响，发现带矩形窄缝状口模的挤出机采用“熔融挤出-热拉伸-淬冷”能产生最好的纤维结构，PET／PE体系的成纤效果最好。 (2)热拉伸比恒定时，PET微纤形态特征主要受PET含量的影响。增加PET含量，纤维直径变大，分布变宽，但最小纤维直径基本不变。IMB拉伸强度较通常共混物可提高约100％。PET含量为15 wt％左右时，IMB试样呈明显的脆性，通常共混物试样有较好的韧性。这是不同变形机理引起的：球状粒子在试样拉伸过程中与基体产生了界面滑动，而纤维与基体没有。 (3)固定共混物组成，热拉伸比从1(无拉伸)增加到47.62，PET粒子相继从球形转变成椭球、棒、纤维和微纤。除最小粒径保持基本不变，最大和平均李忠明:GEP用O共混物的原位成纤及其形态、结构与性能粒径均逐渐减小。拉伸比增加，IMB拉伸模量和强度有显着增加。试样的断裂伸长率随热拉伸比增加剧烈下降，产生明显的韧一脆转变。 (4)推导出跟纤维特性、基体特性及成型工艺参数等因素相关的IMB强度计算公式。提出了含一定长径比分散相的共混物的韧一脆转变模型:分散相粒子为应力集中体，靠近分散相粒子的基体层为银纹裂纹集中区(A)和离分散相粒子稍远的基体层为塑性变形区(B)。不存在B区，则属脆性断裂;A区厚度较小，B区较大，则属韧性断裂。材料发生韧一脆转变与基体特性、分散相特征(长径比、直径、长度)、分散相体积分数、破坏时的外界条件(温度、应变速率)等有关。强度和韧一脆转变的预测结果与实验吻合。 (5)比基本断裂功(印eeifie essential work of fracture，we)适合表征pET爪E微纤化共混物的韧性。在PET含量为15 phr时w。有最大值;热拉伸比适中时，we也有最大值。 (6)乙烯一醋酸乙烯酷共聚物(EVA)能改善PET/PE微纤化共混物的界面。增容后，共混物的拉伸强度，特别是断裂伸长率有显着提高。we能较好地评价EVA的增容效果。加入少量增容剂和催化剂后，共混物的w。大幅度增加。(二)GEP份。原位微纤化共混物的结晶特性与结晶结构 采用多种手段表征了原位微纤对PE和聚丙烯(PP)结晶特性和结晶结构的影响。由于PP的结晶特性较PE更引人注意，因此重点研究了PET/PP微纤化共混物。 (1)示差扫描量热仪(D SC)研究PET/PE和PET用P微纤化共混物的非等温结晶特性表明，PET微纤对PE和PP有良好结晶成核作用，特别是可将PP结晶温度提高约10℃。增加降温速率，结晶峰变宽且向低温方向移动，但总体看，微纤化共混物较纯基体相聚合物变化较小。采用Jeziomy、Ozawa、Mo等非等温结晶动力学方法处理，PET/PP通常共混物及微纤化共混物的结晶过程呈两个阶段，两个阶段的结晶动力学参数相差很大。swt%PET微纤对PP己能起到良好结晶促进作用，再增加微纤含量，PP相的结晶参数变化不大。热拉伸比4.0的PET微纤对PP相结晶能起到良好促进作用，再增加热拉伸比，PP相的结晶参数变化也不大。 (2)，J“角x一射线散射(S AxS)和热台偏光显微镜(Po哟在线研究PET加P原位微纤化共混物非等温和等温结晶过程的结构和形态再次表明，PET微纤对四川大学博士学位论文PP有良好的异相成核作用。剪切有利于纯PP和PET/PP微纤化共混物结晶，但即使有剪切作用，微纤化共混物的结晶起始和结束温度均较纯PP高。发现结晶形态跟结晶温度有关，当结晶温度为145和150oC时，形成球晶，温度为130和120oC时，形成横晶。这为研究横晶对高分子材料力学性能影响提供了条件。初步研究表明，横晶使PET用P原位微纤化共混物拉伸强度和模量增加。 (3)研究了PET/PP原位微纤化共混物(未结晶处理)的结晶形态和结构。SEM照片表明，PET微纤含量15wt%的共混物中，横晶相互搭结、贯通形成横晶
参考文献：
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[4]. PET/SiO_2纳米复合材料的制备及性能研究[D]. 王孝龙. 青岛大学. 2007
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[7]. 纳米Al_2O_3和碳纤维增强PET复合材料性能研究[D]. 林国良. 福州大学. 2015
[8]. 聚对苯二甲酸乙二醇酯基微纳米复合材料的性能研究[D]. 张坤. 东华大学. 2010
[9]. 聚酯/硅酸盐纳米复合工程塑料的研制[D]. 严明. 北京化工大学. 2008
[10]. GEP/PO共混物的原位成纤及其形态、结构与性能[D]. 李忠明. 四川大学. 2003
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