回收PET的扩链增粘及其结晶动力学与抗水解研究

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PET因为其自身优异的机械性能,被广泛应用于各个方面。其背后产生的“白色污染”严重影响着人类的生存环境,而且也造成了资源的大量浪费。因此如何回收利用PET是一个非常具有研究价值的课题。本文研究了以PMDA为扩链剂,在转矩流变仪中,探讨对于本论文的PMDA扩链体系的最佳工艺条件,利用DSC数据研究扩链体系的非等温结晶动力学,采用红外光谱,扫描电镜等手段研究扩链体系在碱溶液环境下的耐水解能力,其结论如下:  (1)本文采用均苯四甲酸酐(PMDA)作为扩链剂,在转矩流变仪中共混制备r-PET/PMDA材料,从PMDA的添加量,加工温度,扭矩数值,时间讨论较优扩链效果的工艺,采用乌式粘度计进行表征特性粘度,从扭矩数据和特性粘度数据结果表明:在PMDA含量为0.75%,三段温区温度在260℃,扭矩数值在60rpm,整个扩链时间控制在9-12min情况下,回收PET增粘效果较优。  (2)采用DSC方法对不同PMDA的添加量的非等温结晶过程进行研究。实验结果表明:随着扩链剂含量的增加,支化度也逐渐上升,支化度的提高导致分子链的运动更加困难,从而分子链的结晶能力降低,导致回收PET的结晶峰有逐渐下降的趋势,另外,扩链剂的增加破坏了分子链的规整性,降低了结晶速率,使得其折叠成核,结晶时需要突破更多的能垒来迁移并吸附到晶体生长面,所以需要更大的过冷度才能使PET分子链完成结晶行为,随着扩链剂的增加,其熔融峰也有逐渐下降趋势;r-PET扩链增粘后,结晶参数n值会有小幅度提高的现象,纯r-PET与扩链后r-PET体系相比,加入PMDA后r-PET的Zc值出现降低,说明PMDA会降低PET的结晶速率;加入PMDA比较少时,r-PET成核比较容易,所以结晶前期△E会有所降低;而当PMDA的添加量增加时,又因为扩链PET的支链结构会对后期的结晶造成阻力,导致结晶更加困难,从而使结晶活化能维持在一定的程度上。两种非等温结晶动力学模型,莫志深法既克服了使用Ozawa方程所获得的数据点过少,常常出现非线性,不能获得可靠的动力学参数的缺点,又克服了使用经Jeziorny修正的Avrami方程所获得的表观Avrami数无法准确预测非等温过程成核生长机理的缺点。  (3)采用溶液浇铸成膜法,制备一系列含抗水解剂的回收PET材料薄膜,从水解的角度,探究添加量,温度环境,碱液浓度,处理时间的方面因素对于材料耐水解性的影响,采用红外光谱仪,差示量热扫描仪,扫描电子显微镜等手段进行表征,实验结果表明:随着添加量的增加,水解程度逐渐降低,结晶度总体也有所下降,扫描电镜所显示的表面形貌粗糙度逐渐减小;随着温度的提升、碱液浓度的增加和时间的延长,红外数据,DSC和SEM表明,水解程度逐渐增加。虽然都有一定程度的水解,但是由于抗水解的存在,延缓了水解的进程。
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