纳米二氧化硅蒙皮粒子对pet结晶的研究

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1、纳米二氧化硅蒙皮粒子对PET结晶的研究郑鹤蛟　王　瑶　唐建国　刘继宪　黄林军　孙文建　李爱民（青岛大学化学科学与工程＜环境科学与工程＞学院，山东青岛266071）【摘　要】鉴于PET结晶速度太慢，在加工过程中会浪费大量能源，本项目通过无机纳米粒子（SiO2）的表面改性，合成PEG和PET两嵌段齐聚物有机包覆的纳米二氧化硅蒙皮粒子（LMPET-PEG-SiO2），通过FT-IR，1H-NMR等的表征，证实PET-PEG-SiO2已经成功合成，并通过DSC测试，对纳米二氧化硅蒙皮粒子对PET树脂的成核效应进行了研究，发现纳米二氧化硅蒙皮粒子使PET的结晶速度较大提高。此研

2、究对获得良好的复合材料加工成型性能有着积极意义。.jyqkl的三口烧瓶中，N2鼓出烧瓶中气体，滴加一定量的二氯亚砜，反应4h,然后将反应混合液离心,并用苯洗涤，将得到的氯硅球烘干置于密闭容器中保存。PEG-SiO2的制备：将氯硅球添加到甲苯中磁力搅拌加入PEG，室温反应5h，然后离心分离混合液，并用甲苯洗涤，真空烘干保存。二氧化硅蒙皮粒子的制备：将一定量的DMT，EG，在190℃下反应2h。然后加入PEG-SiO2，少量缩聚催化剂Sb2O3，在220℃下继续反应2h，同时减压蒸馏，反应完全后将混合液倒入PET的良性溶剂苯酚/四氯乙烷(质量比1：1)混合液内中，待PET

3、完全溶解后离心分离混合液，最后将所得产品真空干燥。２　分析测试方法2.1　红外光谱（FT-IR）分别取真空干燥后的样品在美国Nicolet公司的5700型光谱仪上做FT-IR分析，KBr压片。2.2　核磁共振（1H-NMR）在美国Bruker公司产AVANCE-400型核磁共振仪测试各式样，内部基准物为四甲基硅烷(TMS)。溶剂为CDCl3。2.3　DSC测试取真空干燥后样品在瑞士Mettler-Toledo公司产DSC821e型差示扫描量热仪上，高纯氮气氛中测试。先等速以5℃/min升温至280℃，以消除热历史。然后等速以-5℃/min降温，再等速升温至280℃。３

4、　结果与讨论3.1　结构分析3.2　FT-IR分析图1中曲线a为纳米二氧化硅的特征吸收谱图，3445cm-1处的大宽峰为SiO2表面吸附水峰，1633cm-1处的吸收峰为SIO2表面吸附水峰，1125cm-1处的吸收峰为Si-O-Si不对称伸缩峰，946cm-1处的吸收峰为Si-OH伸缩振动峰，784cm-1处的吸收峰为SiO-O-Si的反对称伸缩振动峰，480cm-1处的吸收峰为Si-O-Si伸缩峰。在曲线b中，在2910cm-1处出现了比较强吸收峰，为C-H，-CH2-的伸缩振动吸收峰，1125cm-1处的吸收峰除Si-O-Si不对称伸缩外，还应有C-O-C,Si

5、-O-C的不对称伸缩振动吸收峰，这些特征吸收峰的出现，可表明已经合成出了SiO2-PEG。曲线c为纳米二氧化硅蒙皮粒子的红外吸收谱图，在1715cm-1出出现的吸收峰为酯中的C=O双键引起的强特征吸收峰，表明了酯基的大量存在，另外在谱图中480cm-1出现了非常明显的SiO2的特征峰。以上红外分析，可以说明所制备的LMPET-PEG-SiO2复合材料中PET分子已经与PEG-SiO2段发生共聚,PEG成功地将LMPET与SiO2在分子尺度上连接在一起。3.3　1H-NMR分析在PEG-SiO2的氢核磁图中，δ=7.3处为溶剂CDCl3的溶剂峰，δ=1.8为残留水峰，在

6、位移3.5~4.0处出现的多个峰为PEG中H的峰，其他周边小峰为PEG中H的峰与SiO2接枝所产生不同化学环境的H。在SiO2-PEG-PET的氢核磁图中，δ=8.1处的峰为苯环氢的峰，δ=4.9处的峰为BHET中CH2靠近苯环位置的H，δ=3.6处的峰为BHET中CH2靠近羟基位置的H，其他位置的峰为BHET中杂质的峰。氢核磁的分析，说明了PEG不但与SiO2发生了接枝，并且成功的将PET接枝在了PEG-SiO2表面。3.4　DSC分析将纳米二氧化硅蒙皮粒子与工业PET共混，其中纳米二氧化硅蒙皮粒子的含量分别为0%，1%，3%，5%，7%。通过研究纳米二氧化硅蒙皮粒

7、子与工业级PET共混之后的DSC曲线，可证实通过纳米二氧化硅蒙皮粒子的异相成核作用，使PET的结晶温度有了显著的增高。在DSC的升温曲线看到了明显的熔融双峰，这是因为在PET结晶的过程中，纳米二氧化硅蒙皮粒子作为了晶核，形成了熔融在结晶，这种结晶可以在更高的温度融化，从而形成了熔融双峰。并且共混之后的升温吸热峰峰值有了比较明显的升高，从246℃升高到了257℃，提高了有9℃。复合材料升温吸热峰的增加，说明了新加入的纳米二氧化硅蒙皮粒子作为新的成核中心，起到了异相成核的作用,诱导PET结晶，提高了其结晶率。在DSC降温曲线可以看到其熔融结晶峰也有了比较