论文部分内容阅读
聚对苯二甲酸丙二酯(Polytrimethylene terephthalate,简称PTT)是继聚对苯二甲酸乙二酯(PET)工业化和聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)产业化以后,新实现工业规模开发的可成纤的聚酯材料。近年,国外已经开始进行大规模的PTT的生产和开发,PTT优异的回弹性和易染性引起纤维材料界的瞩目,国外已把它列为21世纪的新型纤维之一。另外,PTT在工程塑料领域的研究亦逐渐开展起来,在工程塑料领域是具有发展潜力的新型材料。国内对PTT的研究还处于起步阶段,且主要集中于纤维方面的研究和开发,在工程塑料领域开展很少。本文基于PTT的化学、物理特性,并结合聚合物共混改性原理,制备了PTT/PEN共混材料,并系统研究了它们的结构和性能。用示差扫描量热仪(DSC)和偏光显微镜(POM)研究了PTT和PEN共混材料的玻璃化温度转变、结晶熔融行为、等温结晶动力学和结晶形态。分别用Avrami方程和Hoffman-Lauritzen理论对等温结晶过程进行了处理。实验发现,共混样品在无定型区是完全相容的,所有的共混样品都表现出一个相对较宽的玻璃化转变温度。等温结晶过程中的Avrami指数n在3.0~3.2范围之内,晶体增长方式为三维增长。等温结晶之后的熔融出现三重熔融峰,分别对应着PTT的熔融(低温处)和PEN不完善和比较完善晶体的熔融(高温处)。用Arrhenius方程计算了共混样品的结晶活化能,实验发现当PTT含量为40%时的结晶活化能小于PTT含量为20%时的样品,说明PTT的加入促进了PEN的结晶。从Hoffman-Lauritzen方程计算得PTT含量为20%和40%时,共混样品的Kg分别为1.5×105and 1.8×105K2,并且计算出了晶体生长时的单位面积的侧表面和折叠链表面自由能。所得结果和Avrami分析结果是一致的。共混样品的结晶形态研究发现,随着PTT含量的增加,晶体尺寸逐渐变大,晶体也变得越来越完善。用热失重分析仪研究了惰性气氛下聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)/聚对萘二甲酸乙二酯(PEN)共混物的非等温热分解行为及其动力学。研究发现,不同PTT/PEN共混物的热降解为一个主要的热分解过程,热分解反应为一级反应。随着共混物中PEN质量分数的增加,共混物的起始分解温度逐渐升高,共混物的热稳定性逐渐提高,而且共混物的热分解反应活化能也逐渐增加,这是由于PEN分子链中萘环的热分解温度比PTT中苯环高,因此分子链的热稳定性比PTT要高。共混物中萘环的化学组成含量越高,则热稳定性愈高。