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本文采用原位聚合法制备工艺,将正硅酸乙酯在聚己二酰间苯二胺(尼龙MXD6)的单体和PET的单体混合物中水解产生二氧化硅颗粒(SiO2),再与单体混合物高温熔融共聚得到纳米复合材料(NPP)。以NPP与PET的低聚物对苯二甲酸双羟乙酯(BHET)共混得到纳米复合改性剂(NPP01),再将NPP01与PET原位聚合制备PET阻隔材料NPET,并对其进行结构表征与性能测试,取得如下成果与进展:
(1)制备系列不同TPA含量和SiO2含量的共聚物对系列共聚物的制备工艺,研究温度、压力、搅拌速度及氮气流量等对反应的影响,确定NPP和NPP01制备工艺:聚合反应温度220℃~270℃,反应时间5hr.左右,BHET加入量为体系总反应物量的1~1.7倍。
(2)改性剂物性测试分析利用乌氏粘度计、酸碱滴定测定粘度和端基,结果表明:随TPA含量增加,尼龙MXD6T的粘度大幅下降,端羧基含量变化不大,端氨基含量明显增加,玻璃化转变温度有所提高;随SiO2含量的增加,NPP粘度降低,端羧基含量增加,而端胺基含量明显降低,且随SiO2含量的增加呈下降趋势,玻璃化转变温度提高。
(3)改性剂结构性表征利用傅立叶红外光谱FTIR、差热扫描量热分析DSC和透射电镜TEM等,分析聚合物共聚链结构、热性能和颗粒分散形态。FTIR表征表明NPP分子链含强极性酰胺基,SiO2可能与聚酰胺C或N原子产生范德华力或氢键结合;TG和DSC分析表明共聚物热稳定性较好,370℃前无明显分解现象,NPP01是一种无定形物质,相容性良好;透射电镜观察显示SiO2颗粒在NPP01中以30nm~100nm大小尺寸均匀分散,部分形成不均一软团聚体。
(4)实验优化与阻隔性能按Ra为2~3,SiO2含量10%配比制备出若干NPP01样品,与PET共聚合制备高阻隔性NPET。测试结果表明:其内部颗粒分散形态较均匀,只观察到少量颗粒连接,NPET阻隔性比PET提高3~6倍,但透明度有所降低。