PET/PBT合金的制备及性能研究

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聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种综合性能优良且低成本的聚合物,在纤维、薄膜和中空容器等方面具有广泛应用。然而,由于PET结晶速率慢、结晶不完善且不均匀,导致其成型周期较长、易翘曲且抗冲击性能差,在工程塑料的应用上受到很大限制。目前,利用共混挤出制备高分子合金的方法已成为PET改性的一大趋势,该方法具有简单易行和实用性强等特点。然而,在实际应用中,PET与大多数聚合物的相容性均不理想,在这种背景下,聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)就成为一种很好的选择。PBT与PET化学结构相似,相容性很好,此外还具有结晶度高、可快速成型等特点,非常适合改善PET自身的缺陷。本论文先对PET/PBT共混体系进行了研究,发现PBT的加入增强了共混物分子的运动能力。当PBT与PET在合金中所占比例相近时,两组分表现出不相容的状态。为保证合金整体性能的稳定,研究发现PBT在合金中的含量应低于30%。当PBT的添加量为10%时,合金的结晶性能相对较好,较之纯PET有明显改善,机械性能也有一定提升,但结晶峰温度和结晶度略有下降。在确定合金中PET、PBT的优选配比为9:1后,将其分别与四种成核剂进行复配,添加量均为0.5%。结果表明,无机成核剂JC-C503容易在树脂基体中团聚,在四种成核剂中成核效果最差。有机成核剂NaV101的作用机理为均相成核,可以降低体系的结晶活化能,但它会引发PET、PBT分子链过度断裂,使体系无法形成有效的成核中心。PET-103作为经有机插层化处理的复合成核剂,同时存在异相成核和均相成核作用,二者会相互竞争,使得复合体系分子链排列形成晶体的过程变得缓慢,反而导致结晶速率降低。在四种成核剂中,只有高分子成核剂Surlyn8920的成核效果相对较好。Surlyn8920可以和PET、PBT在高温下反应,起到异相成核的作用,既降低了合金的结晶活化能,又提高了结晶速率。当Surlyn8920的含量逐渐增多时,反应形成的离子簇自聚集能力逐渐减弱,有效成核中心逐渐饱和,体系的结晶速率不再加快,反而减慢。Surlyn8920可以弥补PBT改性带来的缺陷,当其含量为3%时,成核效果最佳,但对机械性能的改善并不明显。在优选PET/PBT配比并确定成核剂的种类以及含量后,本论文进一步将玻璃纤维作为填料引入到PET/PBT/Surlyn8920合金基体中,结果发现随着玻纤含量的增加,复合体系的机械性能有显著提升。随着玻纤含量不断提高,由于玻纤与合金基体相容性的影响,玻纤含量超过40%(wt)时,玻纤的增强作用受到限制。此外,合金的结晶性能与玻纤含量呈反比趋势,玻纤含量越高,材料的结晶性能越差。当含量为10%(wt)时,玻纤的异相成核效果相对较好。与不含玻纤的纯料相比,体系的结晶峰温度提高,结晶速率加快,结晶活化能降低。PET/PBT合金虽然在结晶性能上稍逊于PBT,但在耐热性能上则优于PBT。
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