论文部分内容阅读
本工作的研究目的不仅是为了达到加快聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)结晶速率,提高PET结晶度,达到自增强PET的效果;并在此基础上进一步强化PET的机械性能,满足工程化对材料性能的苛刻要求;还要改善PET回收料再加工后性能衰减严重的问题,使得材料回收效益高,避免污染环境。基于以上要求,通过在热塑性基体PET中引入液晶聚合物(LCP),不仅可以利用LCP作为PET基体的异相成核剂提高PET基体的结晶速率与结晶度,还利用了LCP在加工流场中能够取向成纤从而纤维增强PET基体,达到协同增强的效果;再者,此种复合材料由于增强微纤的可再生特性,使得其回收利用价值大大增强。通过“一锅法”,采用高刚性LCP—4-羟基苯甲酸-2-羟基萘-6-甲酸共聚物(HBA-HNA)增强PET,在HBA-HNA与PET熔融共混时原位加入由扩链剂均苯四甲酸酐(PMDA)与氢氧化锌组成的离子化体系,以对PET基体进行扩链的同时共价引入离子基团,进而借助PET的离子基团与HBA-HNA的酯基间的离子-偶极相互作用来显著实现增容与增强。将PET与不同质量分数的PMDA、氢氧化锌熔融共混反应,通过原子吸收光谱法分析产物中锌元素含量,确证成功合成PET离聚物;并对纯PET、扩链PET及离子化PET的特性粘度、复数黏度及结晶性能进行分析,结果表明:(1)PET分子链由于离子基团的引入,造成分子链一定程度的蜷曲,使得其在摩尔质量没有变化的情况下特性黏数有所降低;(2)PET分子链中引入离子基团,由于链内或链间的离子-离子、离子-偶极相互作用,导致聚合物复数黏度有增高趋势;(3)虽然PET分子中引入的少量离子基团不足以引起玻璃化转变温度的显著变化,但其对PET分子链的运动有些许抑制作用,可以一定程度阻碍PET分子链规整排列,造成结晶度降低。由光学显微镜结合扫描电子显微镜观察PET与不同质量分数的PMDA、氢氧化锌及HBA-HNA共混制备的复合材料在高温与常温中两相的微观形貌,对图像进行分析揭示,纯PET、扩链PET及离子化PET与HBA-HNA相容性依次递增,从三组复合材料的复数黏度研究也侧面应证离子化PET与HBA-HNA相容性最优,扩链PET与HBA-HNA次之。这也进一步反映在复合材料的机械性能上,拉伸与冲击测试结果表明由于纯PET与HBA-HNA相容性不足,界面黏附力差,随着HBA-HNA的引入,其机械性能逐步劣化而反观扩链后基体羧基浓度提高的扩链PET/HBA-HNA复合材料,由于PET分子链上羧基与HBA-HNA酯基氧之间氢键作用有助于改善两相相容性抑或是PMDA作为反应性增容剂与PET、HBA-HNA反应生成含有二者链段聚合物提高两相相容性,共同导致扩链PET/HBA-HNA复合材料机械性能随HBA-HNA含量增加而提高,而PET离聚物分子链上的离子基团与HBA-HNA酯基氧之间较强的离子-偶极代替了原有较弱的氢键作用,使得PET与HBA-HNA的相容性进一步提高,机械性能进一步强化。