PET的輻射接枝及誘導(dǎo)自增容增韌改性研究.pdf

1、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）由于具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、突出的耐化學(xué)性、耐熱性和優(yōu)良的電性能，而廣泛應(yīng)用于薄膜、紡織纖維、包裝材料和生物材料等眾多領(lǐng)域。但由于其表面惰性和缺口沖擊強(qiáng)度差的缺點(diǎn)限制了它在一些領(lǐng)域的應(yīng)用。Γ-射線輻射誘導(dǎo)接枝共聚合反應(yīng)作為一種新型的聚合物材料接枝改性方法已成功應(yīng)用于一些功能性材料的研發(fā)與生產(chǎn)。因此，本論文把γ-射線輻射誘導(dǎo)接枝聚合法應(yīng)用于PET 材料的接枝改性中，改善了其表面性能，并提出了PET 輻射誘導(dǎo)自增容

2、的概念，采用輻射接枝的方法制備了PET的共混增容劑，構(gòu)筑新型的PET 增韌體系，并取得了以下研究成果：
　　 1.利用γ-射線輻射誘導(dǎo)接枝聚合反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了丙烯酸羥乙酯（HEA）和甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）單體在PET薄膜上的接枝聚合。相對于其它方法，如等離子體輻射和紫外輻射接枝法等，這種方法簡單易行，且所得到的接枝率較高。當(dāng)PET 膜表面接枝HEA 單體后，PET 膜的接觸角從原始的69.5°下降到37.1°，提高了其表面親

3、水性。對于GMA 單體，其在PET 膜表面的最高接枝率可達(dá)418％。高活性環(huán)氧基團(tuán)的引入，為PET 材料的進(jìn)一步功能化打下了基礎(chǔ)。
　　 2.從利用輻射接枝聚合反應(yīng)合成PET 自增容劑的目的出發(fā)，研究了丙烯酸正丁酯（BA）單一單體和丙烯酸正丁酯與苯乙烯（St）混合單體在PET薄膜上的輻射誘導(dǎo)接枝反應(yīng)及其熱力學(xué)性質(zhì)。（1）對于BA 單體的輻射接枝聚合，由于其輻射化學(xué)產(chǎn)額較高，反應(yīng)在醇類溶劑和外加阻聚劑的條件下進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)證明，以甲醇

4、為溶劑，阻聚劑FeSO4 濃度為0.9 wt％，BA 濃度為25 wt％，劑量率為0.83 kGy/h，吸收劑量為35 kGy 時(shí)，接枝率達(dá)到最大值22.1％。由于柔性PBA側(cè)鏈和PET 主鏈間微相分離的發(fā)生，PET-g-PBA接枝共聚物膜中的PET和PBA的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度與各自均聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度近乎相同。因?yàn)镻ET-g-PBA接枝共聚物中含有PET和PBA兩種高分子鏈結(jié)構(gòu)，有望作為PET 與彈性體（如丙烯酸酯橡膠）共混物的自增容劑

5、，以提高PET 復(fù)合材料的沖擊韌性；（2）對于BA和St混合單體的輻射接枝聚合，研究了接枝共單體組成、吸收劑量對接枝率和接枝共聚物組成的影響。實(shí)驗(yàn)證明，在BA/St 摩爾比為4/1 時(shí)，劑量率為1.46 kGy/h，吸收劑量為35 kGy 時(shí)，總接枝率為37.4％，其中PBA和PS 各自的接枝率分別為21.8％和15.6％。由于柔性接枝共聚物側(cè)鏈與PET大分子主鏈間有較好的相容性，PET的Tg 隨著接枝分子鏈化學(xué)組成的不同而有不同程度的

6、降低。由于接枝共聚物的組成及柔韌性可以通過接枝條件的控制來進(jìn)行調(diào)整，所制備的PET-g-P(BA-co-St)接枝共聚物有望作為PET 輻射接枝改性增容劑來構(gòu)筑新型的PET 增韌體系。
　　 3.丙烯酸在PET薄膜上的輻射接枝及納米銀抗菌雜化膜的制備。首先通過γ-射線輻射誘導(dǎo)接枝聚合反應(yīng)制備了PET-g-PAA 共聚物薄膜，然后利用物理吸附和化學(xué)還原的方法將銀納米粒子成功地負(fù)載在PET-g-PAA薄膜表面。熱失重分析表明負(fù)載的銀

7、納米粒子的量在20-36 wt％之間，可以通過控制PAA 在PET薄膜上的接枝率來調(diào)整。抗菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，PET-g-PAA/Ag 雜化膜在一小時(shí)內(nèi)達(dá)到對大腸桿菌(E.Coli)100％的殺菌效率，并且具有高效的穩(wěn)定性。此方法提供了一種簡便制備具有高效抗菌性能的PET 材料的新途徑。
　　 4.研究了PET 輻射接枝共聚物（PET-g-PAA）對增韌PET/彈性體（ST2000）
　　 復(fù)合材料性能的影響。將通過輻射接枝

8、聚合制備的PET-g-PAA以一定比例加入到PET 與彈性體增韌劑ST-2000的共混體系中，利用熔融加工時(shí)的接枝反應(yīng)，提高了不相容兩相的界面相容性。通過對復(fù)合材料沖擊斷面的SEM 觀察發(fā)現(xiàn)，其界面的微觀結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了微纖狀的塑性變形突起，且斷面粗糙，由脆性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性斷裂。當(dāng)加入6 wt％的PET-g-PAA 時(shí)，PET 復(fù)合材料缺口沖擊韌性由之前的12.28 kJ/m2 提高到了29.03 kJ/m2，這說明PET-g-PAA的加入提