功能性聚酯（pet）复合材料的制备和性能研究

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1、四川大学博士学位论文功能性聚酯(PET)复合材料的制备和性能研究研究生殷勤俭材料学专业指导教师傅强教授聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是由对苯二甲酸和乙二醇通过缩聚反应生成的一种含芳环的饱和聚酯。虽然PET自问世以来主要都是被用于纺制纤维，应用于服装领域，但由于PET在较宽的温度范围内能保持优良的物理性能，抗冲击强度高、耐摩擦、刚性好、硬度大、吸湿性小、尺寸稳定性好、电性能优良、无毒无臭、加工方便、制件的外观洁净透明，能耐绝大多数有机溶剂和无机酸的腐蚀等，使它在非纤维用途方面的应用更为广泛。特别是近十年来，由于PET生产的

2、大规模化，成本不断下降，PET在包装瓶、薄膜、工程塑料领域的应用更是得到了飞速的发展。但是，PET仍然存在一些固有的缺陷，使之难以得到应有的发展和应用。例如，PET的气体阻隔性和耐热性问题，由于PET对气体的阻隔性不够高(易使被包装物变质，所包装商品的货架期短)、热变形温度低(不能进行巴氏消毒)、耐挂擦伤能力差等，而不能用于氧活性商品(如啤酒、生化药品)的包装。其次是PET的抗静电性问题，由于PET的比电阻较高、摩擦电压大、极容易产生静电，而且静电半衰期长，在作为涤纶纤维和薄膜使用时，严重影响其加工性能和使用性能。再次是

3、在工程塑料应用领域的问题，在芳香族聚酯中PET是性价比最高的，也是应用最为广泛的一种聚酯。但是，作为工程塑料使用时PET有三个重大缺陷：制品的尺寸稳定性差、熔体强度低、结晶速度慢，使PET的加工难度较大，加工时模具温度高达130℃以上，不能满足工业上快速注塑成型的需要。本研究就是针对PET目前急需解决的问题，从调整聚合物的分子结构着手，用工业上合成PET的通用方法(PTA法)合成了几种改性的功能性PET复合材料，提高了PET的耐热性、气体阻隔性和抗静电性。四川大学博士学位论文为了实现这一研究目的，本研究首先从合成手段开始

4、，解决目前在实验室用酸法合成PET的重大困难，自行设计制造了一套微型聚酯合成反应装置，在实验室模拟工业生产，实现了酸法合成PET。该装置将工业上PET合成时的打浆、高压酯化、低真空缩聚、高真空缩聚等多步反应，通过科学设计和创造性改进，合并到一个反应装置中完成，在实验室实现了用一个反应釜合成PET及其共聚物的设想。该装置创造性地设计了一个“Y”形分支管，连接两个真空通路系统，一个通路用于低真空缩聚时进一步分离反应组分，提高单体转化率：另一个通路用于终缩聚时实现高真空度的缩聚反应。装置设计的“丁”字形堵针放料口，成功地解决了

5、高真空密封和高粘度流体放料难的问题。该装置还具有微型化、多功能化的特点，既可以用于液相合成反应，也可以用于液一固一气多相反应，达到了一釜多能，一釜多用的功能，为今后实验室进行PET的改性研究提供了有力的“武器”。由于目前对高气体阻隔性高分子材料的研究还处于起步阶段，研究手段非常有限，特别是对高气体阻隔性材料(气体透过率小于3．8em3．Innl／m2．24h．MPa一19x10‘5cm3．201．tin／m2．d．Pa)的气体透过率的测试手段还相当落后，现有的测试仪器几乎都不能准确测定高气体阻隔性材料的气体透过率。本文设

6、计制造了一套KWY-02型高阻隔性材料气体透过率测定仪，采用一些先进的设计思想和工业技术，成功地解决了这一难题。通过仪器配件的合理配置，可以测试很宽范围内材料的透气率，测试范围可以覆盖漏率为1．0x10"2era3．209in／岔．正Pa～10‘8cm3．20pro／m2．d．Pa的薄膜材料。KWY-02型气体透过率测定仪在透气室上创造性地设计了一个螺盖式关启装置，使测试操作变得简单、快捷，而且可靠性好。仪器的适用范围广，可以测定常见的所有非腐蚀(腐蚀金属)性气体；仪器运行时无污染(不使用水银压力计)，自动化程度高，稳定

7、性好。本文用间苯二甲酸(IPA)与对苯二甲酸、乙二醇在高温、高压下进行酯化反应，发现IPA的加入使整个酯化反应的诱导期缩短了，体系中IPA占的比例越高，酯化反应的诱导期越短，发生酯化反应的温度越低；而缩聚时却相反，体系中IPA的含量越高，缩聚的诱导期越长，100％的间苯二甲酸一双一B一羟II四Jll大学博士学位论文乙酯(BHIT)缩聚的诱导期长达200mins，但缩聚温度比对苯二甲酸一双一13一羟乙酯(B}Ⅱ玎)缩聚时低。Ⅱ，A改性的PElT的结晶性变差了，PElT的结晶度随IPA含量的增加而降低，当IPA的含量达到18

8、％时共聚酯的冷结晶峰和熔融峰几乎都消失了，到20％Ⅲ的含量时就完全看不到了，含20％IPA的PEIT是完全的无规共聚物。低IPA含量(s10％)的PElT力学性能随IPA含量的增加而有所增加，当IPA的含量大于10％以后，共聚酯的力学性能又开始降低。甘油可以与PTA在高温高压下发生酯化反应生成相应的甘油酯，但如果反应