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20世纪以来,纳米技术的高速发展。有机/无机纳米复合技术可赋予高分子材料全新的功能性,受到了科学界和工业界的广泛关注。 双螺杆熔融复合技术是一种制备PET/nano-TiO2纳米复合母粒的通用技术。通过表面改性可显著提高TiO2纳米颗粒在基体中的分散性,并赋予复合树脂优异的可纺性能。然而,TiO2纳米粒子的应用决定于其几个重要属性,如粒子尺寸、结晶度和形貌等。 本论文通过原位聚合手段制备了PET/TiO2纳米复合材料。系统研究高含量的改性和未改性TiO2对材料结晶行为、物理性能、热性能的影响。 首先,将未改性的TiO2分散于乙二醇(EG)单体,通过原位聚合手段制备一系列高含量TiO2的PET杂化材料。研究TiO2纳米填料对PET母粒物理性能的影响。流变行为研究表明,随着纳米粒子填充量的提高,PET杂化材料的本征粘度略微提升。通过DSC表征,研究PET树脂及其杂化材料的热力学行为。 从DSC数据分析可以看出,随着TiO2含量的提高,PET杂化树脂的结晶温度和结晶焓下降,但结晶度得到提高。TGA数据表明,TiO2的引入对PET热稳定性影响不大。 通过FTIR和SEM表征PET杂化树脂的化学结构和断面形貌。研究结果表明,TiO2纳米粒子在PET基体中具有较好的分散性。采用含量为40wt%的PET/TiO2杂化树脂作为母粒,制备2.5wt%纳米粒子含量的全消光PET纤维。PET杂化是指具有良好的可纺性和可牵伸性能。对复合纤维的机械性能、结晶度和取向度进行了系统研究。当牵伸倍率为4.0时,PET纤维的拉伸强度高达3.26 cN/dtex.纤维牵伸3.7时,TiO2含量为2.5wt%的杂化纤维结晶度达55.65%。XRD结果表明,复合材料结晶结构的生成。其中,纳米粒子含量为20%时纤维出现明显的衍射峰。 其次,采用相同的原位聚合方式将改性TiO2(MTiO2)引入PET树脂中。MTiO2在PET基体中的含量分别为10,30,50%。MTiO2的含量对PET的物理性能、结晶行为具有显著影响。DSC结果表明,随着MTiO2的填充, PET杂化树脂的熔融温度Tm提升至246.55℃,结晶温度提升至177.52℃。当纳米粒子含量为30wt%时,样品的结晶度最高,Xc为42%。 通过TGA和SEM研究PET–MTiO2纳米复合树脂的热稳定性和断面形貌。TGA数据表明, MTiO2对PET的热稳定性没有影响。SEM图片表明,纳米粒子在PET基体中具有良好的分散性。通过FTIR表征纳米复合树脂的化学结构。XRD结果证明,良好的结晶结构在复合材料中形成,随着MTiO2含量的提高,衍射峰强度下降,复合材料结晶度降低。 原位聚合制备PET/TiO2纳米复合材料具有良好的效果,可以提高复合材料的物理性能和可纺性。PET/TiO2母粒被很好地应用于制备消光纤维。