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本文系统地研究了不同种类的成核剂:滑石粉、离子聚合物Surlyn及苯甲酸钠对PET结晶行为、结晶动力学、晶体结构以及力学性能等的影响。利用Ozawa方程、Avrami方程和Hoffman理论分别研究了PET/成核剂共混体系的非等温结晶动力学和等温结晶动力学;利用偏光显微镜(POM )、X射线衍射(XRD)研究了PET/成核剂共混体系的结晶形态和晶体结构;还比较了三种成核剂对PET力学性能的影响。
根据DSC测试和结晶动力学分析,加入三种成核剂后,PET的冷结晶峰温度Tcc均有一定程度的降低,而热结晶峰温度Tmc都有一定程度的升高;同时结晶速率常数K都有一定程度的增大,表明三种成核剂都有效的促进了PET的结晶,其中以加入苯甲酸钠的效果最为显著,其次是离子聚合物Surlyn。通过折叠链自由能σe的计算也可以得到,在加入三种成核剂后,PET折叠链自由能均很大程度的降低,其中以加入苯甲酸钠降低最为显著。但是,三种成核剂均没有改变PET的结晶结构。
通过力学性能的测试分析发现,加入滑石粉和离子聚合物Surlyn使PET的拉伸强度和弯曲强度都有不同程度的提高,而加入苯甲酸钠后拉伸和弯曲强度却都有很大程度的降低。
综合考虑三种成核剂对PET结晶性能和力学性能的影响,从实际应用角度,我们认为这三种成核剂中离子聚合物Surlyn是PET的最佳成核剂。并且随着Surlyn含量的增加,先是促进了PET的结晶,当Surlyn的含量达到3~5%时,PET的成核效果最好,而当Surlyn含量进一步增加时, PET的结晶反而被抑制。而从力学性能方面考虑,得到加入Surlyn为3%时,力学性能最好。