pet／clay納米復(fù)合材料

1、2 0 0 3 年第 1 7 卷第 4期 化工縱橫( ( C o mm e n t s&R e v i e wsi nC ． I ． 》P E T ／ c l a y 納米 復(fù) 合材料 刑麗華 麻小 雷 “任桂 蘭李華維 王 剛李青 山( 齊 齊哈 爾大 學(xué)化 學(xué) 與化學(xué) 工程 學(xué) 院 ， 黑龍 江 1 6 0 0 6 ； *浙 江 黃巖百 得 塑業(yè)有 限公 司 ， 浙江 3 1 8 0 2 0 ；**浙 江黃巖 模具 二

2、廠 ， 浙 江 3 1 8 0 2 0 )摘要 聚酯瓶在工程 塑料和工業(yè)纖維領(lǐng)域有潛在 的應(yīng)用前景 。討論 丁聚對(duì)苯 二 甲酸 乙二醇酯 ( P E T ) ／ 層狀 硅酸鹽 ( 蒙 脫 土) 納米復(fù)合材料 的制備技術(shù) 和新材料的結(jié)構(gòu)與性能特 征 ， P E T的縮聚反 應(yīng) ， 利用 D S C 、 WA X D、 S A L S 、 和偏光 顯微鏡 測(cè)定 了 P E T ／ 蒙 脫土的結(jié)晶速率和結(jié) 晶形態(tài) ， 說(shuō)明 P E T ／ 蒙

3、脫 土有著 很快 的結(jié) 晶速率 ， 不能 生成球 晶結(jié)構(gòu) ， 一般 只能生 成結(jié)構(gòu)不完整的微 晶體 。關(guān)鍵詞 P E T 蒙 脫土 納米復(fù)合材料 聚酯瓶 聚對(duì) 二 苯 二 甲酸 乙 二 醇 酯 ( P E T ) 是 一 種 用 途 廣 泛 、 產(chǎn) 量很 大 的高分 子材 料 ， 主要 用 于纖維 、 瓶和 薄膜 領(lǐng)域 ， 在其 他 領(lǐng) 域 的 應(yīng) 用 只 占其 總 消 費(fèi) 量 的 1 ． 6 ％。目前 我 國(guó)非纖 維用 P E T的生

4、 產(chǎn) 能力 為 6 4． 9萬(wàn) t ／ a ， 因 此開發(fā) 其 他領(lǐng)域 P E T的 應(yīng) 用成 為 目前 行業(yè) 關(guān) 注 的 熱 點(diǎn) 。 由于 P E T 目前 在 應(yīng) 用 方 面存 在 三 大 制 約 因 素 ：熔 體強(qiáng)度 差 ， 結(jié) 晶速度 較慢 ， 尺 寸穩(wěn) 定性 差 ， 因而不 能 滿 足工 業(yè)上 快速 注塑 成 型的需 要 。有鑒 于此 ， 世 界上 各 大公 司紛 紛在 快速 結(jié) 晶化 助 劑 的開 發(fā) 上投 人 大 量 人力

5、 、 物力 、 財(cái) 力 ， 開 發(fā) 出 了 各 具 特 色 的 快 速 結(jié) 晶助 劑 ， 并在此基礎(chǔ)上推 出了各 自的商品化 P E T工程塑 料 產(chǎn) 品 ， 較 為 主 要 的 有 美 國(guó) G E公 司 、 德 國(guó) B A S F公 司 、 日本 三菱公 司 等 系 列玻 纖／ 礦 物 增 強(qiáng) P E T工 程 塑 料 。這些 產(chǎn) 品都具 有 較高 的結(jié) 晶速 率 ， 但 在加 工過 程 中加入的成核劑價(jià)格昂貴 ， 成為制約其大規(guī)模應(yīng)

6、用 的一 個(gè) 瓶 頸 。Ⅱ 墮塑墮塑 料 包 裝 材料 經(jīng) 過 2 0多 年 的 發(fā)展 ， 新 產(chǎn) 品層 出不 窮 ， 目前 ， 市 場(chǎng) 上 1 8 ． 9d m 3 飲 水 桶 以 P V C 、 P E T為 主 ， P V C飲 水 桶 添加 劑 的毒性 問題 一 直是 有 爭(zhēng) 議 昀 ，而 P E T飲 水 桶 是 符 合 衛(wèi) 生 要 求 的 ， 但 由于 市 場(chǎng)秩 序 的混亂 ， 以次充好 ， 以舊料 冒充新料 ， 使桶裝細(xì)

7、菌含量 超標(biāo)。桶裝水不合格 ， 桶料屬非食品級(jí)是 主要原 因，因此 ， 發(fā)展 食 品級(jí) P C原 料 十分 緊 迫 。上 海 與 拜 耳 已 簽約建設(shè) l 0 萬(wàn) t 級(jí) P c樹脂 ， 預(yù)計(jì) 2 0 0 3 年第一期投 產(chǎn) ． 年產(chǎn) 5萬(wàn) t ， 可 以緩 解 P C長(zhǎng) 期靠 進(jìn) 口的局 面 。近 幾年 ， P C飲 水桶 發(fā)展 很 快 ， 僅 上海 、 廣 東 兩 地 矩 產(chǎn) 量 就超過 50 0 0萬(wàn)個(gè)。因此， 隨著 國(guó)內(nèi)原料投

8、嚴(yán) ， 發(fā)展 P C飲 料 瓶將 是一 個(gè)機(jī) 遇 。塑料在 無(wú) 菌包裝 中的應(yīng)用 ， 給無(wú)菌 包裝 技術(shù) 的發(fā) 展 提供 了廣 闊天地 。所謂 無(wú) 菌包裝 ， 是 將經(jīng) 過 殺菌 的 [ 2 ] 張榮曾 ． 水煤 漿制漿技術(shù) ， 北 京 ： 科學(xué) 出版社 ， 1 9 9 6 ． 1 0[ 3 ] 鄭 平． 煤炭腐植酸的生產(chǎn)和應(yīng)用 ， 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社 ，9 9 l ， 3I 收稿 日期 2 0 0 3 —0 2 —1 7 )De

9、v e l o p me n ta n du t i l i z a t i o no fJ i x iwe a t h e r e dc o a lh u mi ca c i dL iC h e n g l i nMaXi a o y a nYuHe( H e i l o n g j i a n gI n s t i t u t eo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ， J i x i1

10、5 8 1 0 5 ， C h i n a ；*N o r t hF e r t i l i z e rB r a n c ho fJ i x iMi n i n gG r o u pC o ． L t d ， J i x i1 5 81 0 0 ， C h i n a )Ab s t r a c tI nt h i sp a p e rt h eu t i l i z a t i o na n dd e v e l o p m e n

11、 to fh u mi ca c i dw e r ei n t r o d u c e da n da n a l y z e di no u rc o u n t r yA c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i c so fJ i x iw e a t he r e dc o a lh u mi ca c i d ， t hea d v & I l c ~, w e

12、 r e g i v e n．Ke y wo r d sw e a t h e r edc o a l ； h u mi ca c i d； d e v e l o p me n t ； u t i l i z a t i o n一 1 8 — 維普資訊 http://www.cqvip.com - 雹 置 圃2 0 0 3 年 第 1 7 卷 第 4 期化 工 縱 橫 { C o m m e n t s & R e v i

13、 e w si nC ． I ． 》地看 出 ， 反 映層 間距 的衍 射峰 ( 0 0 1 ) ， 從未 經(jīng)處 理 的 2 e= 7 。 移 到 2 0=4 ． 55 。 。也 就 是 說(shuō) ， 層 間 距 從 1 ． 2n m增大到 1 ． 7n m。這 是 有 機(jī) 嗡離 子 交換 了堿 金 屬 陽(yáng)離 子并 插入 層 間的結(jié) 果 。另 外 ， 隨著溶 劑體 系的極 性增 加 ， 衍 射 峰逐 漸 消 失 。這 意 味 著蒙 脫 土 層

14、 發(fā) 生 剝離 ，均勻 地 分散 在溶 劑 中 。A： 未 經(jīng) 處 理 蒙 脫 土 ；B - “ F ： 經(jīng)處理 的蒙脫土 ；從 B —F ： 溶劑的極性增加 。圖 1WA X D曲線 將取 出的 P E T ／ c l a y沿截 面 方 向 制成 超 薄 切 片 撓 在銅 網(wǎng)柵 上 ， 在高 杯 透 射 電鏡 下觀 察 ， 測(cè) 量 分 散 的蒙 脫 土層 厚 ， 并 進(jìn) 行 統(tǒng) 計(jì) 計(jì) 算 。證 明蒙 脫 土 在 P E T中 的層

15、厚 最 可幾 分 布為 3 05 0B i n 。放 大 4 9萬(wàn)倍 時(shí)一 個(gè) 層 厚近 5 0a m 的蒙 脫土 的形 態(tài) 。他是 有 大約 3 0個(gè) 單 細(xì)胞 層 組 成 ， 層 間 距 約 為 1 ． 7a m。這 與 WA X D 的 結(jié)果 完全 吻合 。‘依據(jù) 上 述結(jié) 果分 析 ， 從蒙脫 土 的分散 機(jī)理 看可 能 有機(jī) 嗡離子 修飾 劑插 入蒙 脫 土層 間 ， 交換 了其 層 間的 堿金 屬 陽(yáng)離 子 ， 同 時(shí)增 大

16、 層 間距 離 。此 時(shí) ， 聚合 用 單 體 對(duì) 苯二 甲酸 并不 能直 接插 入進(jìn) 行原位 反 應(yīng) ， 而 只能 在 溶劑 的作 用 下 發(fā) 生層 剝 離 后 ， 進(jìn)行 聚合 反應(yīng) ， 最 終 分 散 在 P E T基 體 中 。因此 為插 入剝 離型 。圖 2為 P E T ／ c l a y在 2 9 0o C熔 融 5m i n ， 然 后 以 1 6 0 o C ／ r a i n快 速 降 溫 至 3 0 c I ： ，

17、再 以 1 0c I ： ／ r a i n升 溫 的 D S C曲線 。P E T和 P E T ／ c l a y的 最 大 區(qū) 別 是 ， 前 者 在 1 5 0 c I ： 有冷卻結(jié) 晶峰 ， 其面積 比熔融峰面積略小。證 明在 這 樣 的冷 速 度 下 ， P E T都凍 結(jié) 為非 晶態(tài) 。而 P E T ／ c l a y在 同樣 的冷 速 度 下 的 D S C曲 線幾 乎 看不 出 一 2 0 一 冷結(jié) 晶峰 ， 它大

18、部 分都 凍 結(jié)為 晶態(tài) 和微 晶態(tài) 。t ( ℃ )A ： P E T ／ c l a y ； B： P E T圖 2P E T ／ c l a y 升 溫過 程的 D S C曲線 圖 3為 P E T 和 不 同 c l a y含 量 的 P E T ／ c l a y在 2 9 0 c I ： 熔融 5m i n后 ， 然 后 以 1 0 ~ C ／ m i n降 溫 結(jié) 晶 D S C曲線 ， 反 映結(jié) 晶速 率快 慢 的兩個(gè)

19、參數(shù)— — 過冷 溫度 和 半峰 寬 ( 結(jié) 晶 峰 高 度 一 半 時(shí) 的 寬 度 ) ， P E T分 別 是 1 9 5c I = 和 1 6 。 。而 P E T ／ c l a y 在 蒙脫 土含 量為 1 ％ 、 2 ． 5 ％ 和 4 ％ 的結(jié) 晶速 率 要 比 P E T快很 多 。而蒙 脫 土 含 量 不 同 ， 結(jié) 晶速 率略有 差別 。他 的規(guī) 律性 還須 積 累更 多 的數(shù) 據(jù)進(jìn) 行分 析 。P E T ／ c

20、l a y 在 2 9 0o C充 分 熔 融 后 ， 以 1 6 0 c I ： ／ m i n快 速降溫 至 5 0 c I = ， 然 后進(jìn) 行 WA X D 測(cè) 定。結(jié) 果 表 明P E T ／ c l a y 即便在快速降溫的條件下 ， 也能生成有較高 結(jié) 晶度 的產(chǎn) 物 ， 經(jīng)多 重 峰分 離 計(jì) 算其 結(jié) 晶度 為 5 3 ％ ；而純 P E T ， 未 及結(jié) 晶 即已 出現(xiàn)非 晶態(tài)和 少量 微 晶 態(tài) 的 固體 。l 2