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聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)具有高的刚性、耐热性和耐化学药品性等优良性能,被广泛应用于纤维、薄膜和工程塑料等领域。随着对产品质量要求的提高,从PET原料改性研究也受到重视。笼型多面体低聚倍半硅氧烷(简称POSS),是一种新型的有机/无机杂化材料,具有分子内杂化结构、纳米尺寸效应、耐热性能好、可提高聚合物的力学性能等优点。在分子水平上将POSS与聚合物以化学键相连,可以显著的提高聚合物的性能。POSS的分子式为(RSiO1.5)n,介于二氧化硅(SiO2)和硅氧烷(R2SiO)n之间。当R为反应性基团时,POSS能够以共聚、接枝或共混的方式接入大分子链的侧基上。本文选用1,2-丙二醇异丁基POSS增强PET,采用原位聚合和熔融共混两种方法分别制备出POSS/PET复合材料,POSS的添加量为1.5-5.0wt%。对复合材料进行SEM、NMR、XPS和DSC等表征,结果发现POSS含量为1.5和2.5wt%的复合材料具有较好的分散性。选用POSS含量为1.5和2.5wt%的复合材料及纯PET进行了成膜和纺丝试验,它们表现出较好的加工性能。主要研究内容和结果如下:(1)首先采用原位聚合方法合成POSS/PET共聚酯。凝胶渗透色谱(GPC)的分析证明合成产物具有较高分子量,POSS/PET共聚酯的数均分子量(Mn)在23000-27000g/mol之间,特性粘度为0.649-0.673dL/g。用SEM对POSS的分散性进行了表征,结果表明:随着POSS含量的增加,微粒的分散性能越来越差。含有2.5wt%POSS的共聚酯中具有更好的分散性,颗粒的尺寸为80-100nm。采用NMR和XPS方法研究了POSS与PET之间的相互作用,结果发现POSS以共价键形式接到PET大分子链上。通过DSC和TG研究了复合材料的结晶性能和热性能。研究发现,POSS起到了异相成核的作用,使PET自溶体冷却的结晶温度向高温移动,结晶速率加快。采用ARES-RFS平板流变仪测定了POSS/PET共聚酯的流变性,对其动态流变性能作了初步的研究。研究结果发现:POSS的加入使共聚酯的储能模量(G’)与损耗模量(G’’)都有增大。由此说明POSS和PET之间有一定的相互作用。(2)采用20L反应釜制备了POSS含量为1.5和2.5wt%的POSS/PET共聚酯复合材料。将共聚酯切片熔融挤出成厚膜,经双向拉伸制成薄膜,拉伸倍率为3.5×3.5倍。考察POSS含量对薄膜力学性能和光学性能的影响。薄膜的力学性能由Instron5969型电子万能材料试验机测得。POSS的加入有利于提高薄膜的力学性能,拉伸强度和断裂伸长率都随着POSS含量的增加而增大。采用Lambda950分光光度计和Haze-Gard Plus C型雾度仪测定仪测试了薄膜的透光率、雾度等光学性能。结果表明POSS的加入提高了PET薄膜的透明度,改善了材料的光学性能,但雾度却随着POSS含量的增加而有所上升。通过熔融纺丝成功地制备了POSS/PET纤维。研究POSS的含量对纤维取向、力学性能和结晶性能的影响。随着POSS含量的增加,纤维有更好的取向。POSS/PET纤维的力学性能要优于纯PET纤维,拉伸强度和弹性模量都随着POSS含量的增加而增大。XRD分析表明纤维的结晶度和[010]晶面的平均尺寸随着POSS含量的增加而减小。(3)POSS/PET共混复合材料通过微型共混仪熔融共混制备。该复合材料的分子结构采用X射线电子能谱(XPS)表征,发现POSS与PET之间没有形成化学键。采用示差扫描量热仪(DSC)对POSS/PET共混物的非等温结晶行为进行了研究,发现POSS存在时,PET自熔体冷却结晶的温度移向高温,结晶速率加快,表明POSS起到了异性成核的作用。PET中同时存在两种晶体形态:伸直链晶体和折叠链晶体,PET熔融过程中出现双峰。POSS/PET共混物经熔融纺丝制备成初生纤维,牵伸后得到POSS/PET共混纤维。研究发现:和共聚体系不同,共混制备的纤维,由于POSS的加入降低了纤维的取向程度,力学性能也随之下降。