聚對苯二甲酸乙二醇酯基微納米復合材料的性能研究.pdf

1、高聚物基納米復合樹脂的研制及其應用研究是當前的熱點，其中微納尺度材料的引入對高聚物基體結構性能的影響備受學術界關注，也是產(chǎn)業(yè)界工藝調整優(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化合物作為添加相，通過非等溫結晶等方法系統(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等手段表征了從復合樹脂中分離出的片狀鈦系有機化合物的形貌和結構，進一步提出了其原位形成機理;研究了PET/載銀磷酸鋯復合樹脂的紡絲成形性能，表征了所得纖維的力學和抗菌等性能;初步探索了纖維加工成形中超分子結構變化。得到了如下主要結論:
　　 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的結晶能力有所提高。載銀磷酸鋯的引入，使得PET的復數(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，導致黏度的下降。
　　 2.原位引入的鈦系有機物均勻分散在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、點和結晶行為無明顯影響。復合樹脂的WAXD圖譜中在8-12°出現(xiàn)了新的衍射峰，表明該鈦系有機物是結晶的，并且其結構區(qū)別于已有的納米TiO2的結晶結構。引入鈦系有機物的復合樹脂表現(xiàn)出有趣的流變特性:復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物沿樹脂、薄膜鑄片和雙向拉伸薄膜不同側面入射時的2D-WAXD衍射圖譜，發(fā)現(xiàn)片狀鈦系有機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，鈦系有機物是鈦系前驅體與合成PET的原料PTA和EG反應的產(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結晶行為的影響。利用Jeziorny法研究了非等溫結晶的初級結晶階段，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合體系的非等溫結晶動力學，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的結晶均有一定促進作用，加快了PET的結晶速率。
　　 4.PET/磷酸鋯復合樹脂在加工溫度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力集中。最后對纖維的抗菌性能進行了測試，表明有很好的抗菌效果，且抗菌率可以達到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纖維超分子結構的影響。纖維在經(jīng)過熱牽伸后，DSC測試出現(xiàn)了熔融雙峰，而且玻璃化轉變以及冷結晶峰消失，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結果顯