陽離子染料可染PTT共聚酯的合成及性能研究.pdf

1、聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯(PTT)是一種新型聚酯材料,因其具有獨(dú)特的性能而在服裝、地毯、非織造布等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,是當(dāng)前國際上的熱門高分子新材料之一。但由于PTT分子鏈中沒有親染料基團(tuán)存在,導(dǎo)致傳統(tǒng)的PTT纖維只能用分散染料進(jìn)行染色,與陽離子染料染色相比,分散染料染色存在環(huán)保效果差、色譜不全、色澤不艷、設(shè)備投資成本高等缺點(diǎn),在一定程度上限制了PIT在纖維上的應(yīng)用。本文首先合成了間苯二甲酸丙二醇酯-5-磺酸鈉(SIPP),然后引入SI

2、PP為第三改性組分,以及兩種不同第四組分聚1,6-已二酸-1,4-丁二醇酯(PBA)和聚乙二醇(PEG),通過直接酯化.縮聚工藝對(duì)PTT進(jìn)行共聚改性,合成了一系列具有陽離子染料可染性能的共聚酯,并用核磁共振波譜儀(1H-NMR)分析了共聚酯的結(jié)構(gòu)和組成,采用差示掃描量熱儀(DSC)和熱重分析儀(TGA)分析了共聚酯的基本熱性能,利用雙料管注塞式毛細(xì)管流變儀研究了共聚酯的流變性能,用DSC法分析了共聚酯的非等溫結(jié)晶性能,為改性共聚酯的紡絲

3、及其它后加工工藝提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　 SIPP的合成工藝研究結(jié)果表明,鈦酸四丁酯(Ti(OBU)4)對(duì)SIPP的合成反應(yīng)有較好的催化活性,其用量為1000ppm較為合適,繼續(xù)增加催化劑用量對(duì)反應(yīng)速率影響不大,投料時(shí)1,3-PDO與SIPM的摩爾配比為10.14:1時(shí)最佳,在反應(yīng)溫度為173℃時(shí),反應(yīng)速率較快且產(chǎn)物色澤良好。采用直接酯化.縮聚工藝合成改性共聚酯時(shí),縮聚反應(yīng)速率隨著反應(yīng)溫度升高而加快,但溫度過高會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)物端羧基含量偏

4、高,縮聚階段溫度控制在165～170℃。引入第三組分SIPP使縮聚反應(yīng)速率加快,但縮聚反應(yīng)后期熔體流動(dòng)性變差,不利于產(chǎn)物特性粘度的提高,而引入第四組分PBA或PEG時(shí),情況正好與此相反。常規(guī)PTT的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)、冷結(jié)晶溫度(Tc)和熔點(diǎn)(Tm)分別為44.8℃、68.9℃和224.9℃,隨著第三組分摩爾含量的增加,共聚酯的Tg先下降后升高,Tc逐漸升高,Tm逐漸降低;而隨著第四組分PBA或PEG的質(zhì)量百分含量的上升,共聚酯的T

5、e、Tc和Tm都逐漸降低。熱重分析結(jié)果表明,所有改性共聚酯的熱失重溫度均在360℃以上,表明改性共聚酯的熱穩(wěn)定性能良好,都能滿足進(jìn)一步加工工藝的要求。
　　 流變分析結(jié)果顯示,PTT及各共聚酯均屬于非牛頓流體,非牛頓指數(shù)都小于1,在所考察的剪切速率范圍內(nèi)都表現(xiàn)出剪切變稀特性。第三組分SIPP的引入使共聚酯的流變性能變差,而引入第四組分PBA或PEG均能改善共聚酯的流變性能,有利于改性共聚酯的后續(xù)紡絲工藝。PTT及其改性共聚酯的非

6、等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)行為與Jeziomy方程相吻合,PTT的Avrami指數(shù)n在4.24～4.61之間,其結(jié)晶是按照均相成核并伴隨三維球晶生長方式為主,引入第三組分或第四組分后,結(jié)晶的完善程度大大降低,結(jié)晶焓下降,共聚酯的Avrami指數(shù)n都在1.72～2.64之間,從而我們推測(cè)改性共聚酯結(jié)晶以異相成核方式為主。改性共聚酯的結(jié)晶活化能在13.27(kJ/mol·K)以上,明顯要高于常規(guī)PTT的11.33(kJ/mol·K),表明經(jīng)過陽離子染料