论文部分内容阅读
利用层状硅酸盐与聚合物复合制备聚合物/层状粘土杂化材料成为近年来聚合物改性和新材料研究的热点。目前,有关聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)与层状硅酸盐复合材料的研究主要以蒙脱土(MMT)为主,很少有关于PET与蛭石(VMT)复合材料方面的研究。VMT是一种资源广、价格低的层状硅酸盐,因此,深入研究PET与VMT复合材料的制备及表征,有利于推动该复合材料的实际应用。首先,制备了含三种不同的短链季磷盐(丁基三苯基季磷盐BTP、四苯基季磷盐FP、苄基三苯基季磷盐BPTP)的蛭石;红外光谱(FTIR)及X射线衍射(XRD)结果显示,季磷盐改性蛭石成功制备,其层间距随着季磷盐碳链烃基的增大而增大;热重分析(TG)表明季磷盐改性蛭石有着较好的热稳定性,其改性率与季磷盐碳链烃基的大小成正比;粒径分析显示季磷盐改性蛭石的颗粒会随着季磷盐碳链烃基的增大而增大且趋于均匀;电镜观察表明季磷盐改性蛭石自身的团聚现象与其粒径的大小和均匀性有关。其次,通过熔融共混挤出和注塑成型的方法分别制备了含三种不同季磷盐改性蛭石的PET复合材料。采用紫外光谱(UV)、XRD、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、动态热机械分析(DMA)对复合材料进行了表征,并测定了力学性能。结果显示,随着改性蛭石添加量的增加,复合材料的拉伸强度先增加后减少,而断裂伸长率及冲击强度呈现出降低的态势;BTP-VMT(OVMT)对复合材料力学性能的影响最显著,其含量为1wt%的复合材料的韧性最好,其含量为3wt%的复合材料的拉伸强度最大;当OVMT的含量低于5wt%时,复合材料中被季磷盐插层的那部分蛭石成功剥离;复合材料拉伸后的峰强度减弱;OVMT含量为3wt%的复合材料,其断面细条呈现出絮状结构,OVMT的分散最均匀,并且其储能模量最高、Tan δ值最大;在拉伸过程中OVMT会随着PET分子链的运动而发生定向排列,从而使分散程度变得更好。最后,研究了PET/OVMT复合材料的热降解性能和阻隔性能。发现在空气氛围下,OVMT的含量及分散程度对PET的起始分解温度和成碳有显著影响;添加3wt%的OVMT时,复合材料的残余量和起始分解温度最高;OVMT的加入虽然会提高PET的Tg,却会对PET的结晶产生阻碍;粘土中的季磷盐在加工过程中对PET不存在催化降解作用;OVMT的添加量低于5wt%时,复合材料对氧气的透过率明显降低;OVMT的添加量为3wt%时,复合材料的阻隔性能比纯PET提高了15.09%,并且其综合性能最佳。基于以上实验结果表明:3%OVMT的添加量使得PET复合材料的各方面性能得到完美的平衡。