氟硅改性共聚酯及其纤维制备与性能研究

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本文以羟基氟硅聚合物(FGX)为改性剂,与对苯二甲酸双羟乙酯(BHET),低聚物缩聚,合成氟硅改性共聚酯(FGXPET),探究了FGXPET表面性能与FGX粘度、FGX加入量的关系,优化了试验条件。同时,利用傅里叶红外光谱(FTIR)和核磁共振氢谱(1H-NMR)分析对FGXPET的结构进行了表征;借助差示扫描量热仪(DSC)、热重(TG)和毛细管流变仪讨论了共聚酯的热性能、流变性能。结果表明,FGX与BHET低聚物共聚形成了FGXPET;FGXPET的结晶性能较常规聚酯结晶速率提高、热稳定性提高;FGXPET为切力变稀流体,随改性剂加入量的增加,聚合物表观粘度降低,流动性变好,随温度升高,FGXPET熔体结构粘度指数减小。   对FGXPET进行了纺丝、拉伸试验,通过广角X-射线衍射(WAXD)法、DSC法、声速法、密度梯度法、TG、力学性能及表面接触角测试等对纤维的结晶和取向结构、热性能和疏水性能等进行了分析。结果表明,FGXPET纤维的强度随拉伸倍数增大提高、随拉伸温度升高先增大后减小,随热定型温度升高而减小;FGXPET纤维的结晶度随拉伸倍数增加而增大,3倍后变化不明显;随拉伸温度升高而增大,高于85℃后变化很小;随热定型温度升高先增大后减小。FGXPET纤维的取向度随拉伸倍数增大而增大,随拉伸温度、热定型温度升高而先增大后减小。综合得到,纤维较适宜3倍左右拉伸、拉伸温度85℃、热定型温度150℃。纤维的接触角随结晶度、取向度增大而有一定的上升趋势,但不甚明显。   用聚四氟乙烯(PTFE)粉体与FGXPET共混,得到共混聚合物(b-FGXPET),经测试其疏水性能得到进一步改善。用表面光电子能谱(ESCA)仪分析疏水改性共混聚合物表面化学组成时发现,氟原子、硅原子向材料表面迁移和富集。   采用溶解-析出法对FGXPET膜、纤维及其织物进行表面处理,分析了溶解-析出条件对FGXPET材料表面形貌、疏水性能及力学性能的影响。结果表明,样品表面结晶析出粒子形状及疏水效果与溶解时间有关;制得的强疏水、甚至超疏水性能聚酯具有与荷叶相类似的微纳米分级粗糙结构。  
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