聚對苯二甲酸乙二醇酯基微納米復(fù)合材料的性能研究.pdf

1、高聚物基納米復(fù)合樹脂的研制及其應(yīng)用研究是當(dāng)前的熱點，其中微納尺度材料的引入對高聚物基體結(jié)構(gòu)性能的影響備受學(xué)術(shù)界關(guān)注，也是產(chǎn)業(yè)界工藝調(diào)整優(yōu)化的理論依據(jù)。
　　 本文以量大面廣的聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate，PET)為基體，以兩種典型微納尺度功能材料:載銀磷酸鋯抗菌功能材料和原位生成片層狀鈦系有機(jī)化合物作為添加相，通過非等溫結(jié)晶等方法系統(tǒng)研究了該兩種材料的的引入對聚酯基體熱性能、結(jié)晶行為、

2、流變行為等的影響;通過2D-WAXD表征分析了片狀鈦系有機(jī)化合物在加工成型過程中的取向趨勢;通過SEM、TEM、AFM、FTIR、13CNMR和MALLDI-TOF-MS等手段表征了從復(fù)合樹脂中分離出的片狀鈦系有機(jī)化合物的形貌和結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提出了其原位形成機(jī)理;研究了PET/載銀磷酸鋯復(fù)合樹脂的紡絲成形性能，表征了所得纖維的力學(xué)和抗菌等性能;初步探索了纖維加工成形中超分子結(jié)構(gòu)變化。得到了如下主要結(jié)論:
　　 1.載銀磷酸鋯在PE

3、T基體中分散比較均勻，粒徑在1μm左右;磷酸鋯的引入對PET樹脂的熔點以及熱降解溫度影響不大，對PET的晶型也沒有影響，但使PET的結(jié)晶能力有所提高。載銀磷酸鋯的引入，使得PET的復(fù)數(shù)黏度下降，原因可能是因為磷酸鋯的引入減少了PET分子鏈之間的纏結(jié)，導(dǎo)致黏度的下降。
　　 2.原位引入的鈦系有機(jī)物均勻分散在PET基體中，呈片狀分布，厚度約120nm，長和寬約500nm。鈦系有機(jī)物的引入對PET基體的分子量及其分布、熱降解性能、熔

4、點和結(jié)晶行為無明顯影響。復(fù)合樹脂的WAXD圖譜中在8-12°出現(xiàn)了新的衍射峰，表明該鈦系有機(jī)物是結(jié)晶的，并且其結(jié)構(gòu)區(qū)別于已有的納米TiO2的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。引入鈦系有機(jī)物的復(fù)合樹脂表現(xiàn)出有趣的流變特性:復(fù)合樹脂的表觀粘度在比較低的剪切速率下（100S-1），高于空白PET，但在高剪切速率下，低于空白PET。檢測并分析了鈦系有機(jī)物沿樹脂、薄膜鑄片和雙向拉伸薄膜不同側(cè)面入射時的2D-WAXD衍射圖譜，發(fā)現(xiàn)片狀鈦系有機(jī)化合物在薄膜中呈平躺分布。分析

5、FTIR、13CNMR和MALLDI-TOF-MS圖譜表明，鈦系有機(jī)物是鈦系前驅(qū)體與合成PET的原料PTA和EG反應(yīng)的產(chǎn)物，為單斜晶系的片晶。
　　 3.深入研究了兩種不同微納米粒子的引入對于PET結(jié)晶行為的影響。利用Jeziorny法研究了非等溫結(jié)晶的初級結(jié)晶階段，并計算了Avrami指數(shù)在3～4.5之間。研究發(fā)現(xiàn)Jeziorny法以及Mo法可以很好的模擬兩種不同復(fù)合體系的非等溫結(jié)晶動力學(xué)，但是Ozawa法對于模擬PET/磷酸

6、鋯體系出現(xiàn)偏差，可以很好地描述PET/Ti系復(fù)合材料。三種不同的處理方法都表明微納米粒子的引入對于PET的結(jié)晶均有一定促進(jìn)作用，加快了PET的結(jié)晶速率。
　　 4.PET/磷酸鋯復(fù)合樹脂在加工溫度280-290℃之間具有很好的可紡性，在卷繞速度為800m/min，1000m/min，1200m/min時，紡絲過程連續(xù)，隨著紡絲速度增加，PET及其復(fù)合初生纖維的取向度增大。磷酸鋯的引入對于PET的纖維取向度影響不大。磷酸鋯的引入，

7、使得在相同的卷繞速度下，斷裂強度先減小后增大。原因可能是因為磷酸鋯的引入造成纖維表面的應(yīng)力集中。最后對纖維的抗菌性能進(jìn)行了測試，表明有很好的抗菌效果，且抗菌率可以達(dá)到90％。
　　 5.依據(jù)DSC、WAXD以及二維SAXS等實驗手段，初步探討了牽伸過程對PET纖維超分子結(jié)構(gòu)的影響。纖維在經(jīng)過熱牽伸后，DSC測試出現(xiàn)了熔融雙峰，而且玻璃化轉(zhuǎn)變以及冷結(jié)晶峰消失，可能是由于牽伸后的分子鏈排入晶格的折疊方式發(fā)生變化引起的;WAXD結(jié)果顯