高分子量聚对苯二甲酸乙二酯蒙脱土纳米复合材料及其纤维的研究

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1、摘要本论文以常规分子量的聚对苯二甲酸乙二酯／蒙脱土(PET／MMT)纳米复合材料和纯PET为原料，通过固相缩聚的方法，来提高样品的特性粘度，使之达到工业用纤维所需的分子量要求。并采用适当的纺丝工艺，纺制得到了PET／MMT纳米复合纤维。利用扫描探针显微镜研究了复合材料的微观结构，首次直观地观察到层状蒙脱土在聚合物中的形态结构。其结果表明与常用x．射线衍射和透射电镜相比，可以更直观、更细致地了解层状复合材料的结构。研究了蒙脱土对PET固相缩聚的影响，结果表明PET／MMT的固相缩聚效率与纯PET的相比有明显提高，这对提高固相缩聚效率具有现实意义。为研究PET／MMT固相缩聚效

2、率提高的原因，通过热台偏光显微镜、DSC、x．射线衍射等手段对样品的结晶进行观察与分析研究，结果表明蒙脱土对PET的结晶有明显的成核作用，使其晶核生成速率迅速提高，晶核数量明显增多，从而使整个结晶过程的时间变短，同时形成了更多结构不完善的微晶体。作者认为这些更多数量的微晶体有利于固相缩聚过程中副产物小分子的扩散去除及PET大分子链端基的扩散接近，从而在宏观上表现为PET／MMT的固相缩聚速率大大提高。固相缩聚的时间和温度都可以使PET／MMT纳米复合材料的结晶完善程度提高。研究不同拉伸温度对PET／MMT纳米复合纤维物理机械性能的影响，结果显示提高拉伸温度能改善纤维的热尺寸

3、稳定性，而对纤维的力学性能、取向等影响不大。此外，蒙脱上的添加也有效地提高了纤维的热尺寸稳定性，我们认为这可能是由于片层结构的蒙脱土在PET基体中类似分子网络交联点，起到了应力支承点的作用，使分子网的连续性和完善程度变好，有效抑制了纤维的热收缩。但PET／MMT复合纤维的模量及断裂强度比纯PET纤维稍有下降，这是因为在PET／MMT复合材料中蒙脱土片层还没有达到理想的无规分散，存在一定的团聚及未完全剥离现象，此外现有的纺丝拉伸工艺还不能使蒙脱土片层在纤维纵向形成很好的取向。如能进一步完善，PET／MMT纳米复合纤维完全可以制成高模低收缩的轮胎帘子线。利用裂解气相色谱．质谱联

4、用法(PGC—MS)对PET／MMT纤维和纯PET纤维的阻燃性能进行分析比较，发现蒙脱土的存在使纤维裂解产物中二氧化碳的含量相对较高，这可能是其具有阻燃性的重要原因。关键词：纳米复合材料PET／MMT固相缩聚结晶性能物理机械性能热尺寸稳定性StudyonPET／MMTNanocompositeswithHighMolecularWeightandItsFiberAbstractInthisthesis，thePET／montmorillonite(MMT)nanocompositesandpurePETwithhighmolecularweightwerepreparedb

5、ysolidstatepolycondensation(SSP)SOastomeettheneedsofindustrialfiber．Thefiberwasspunanddrawninproperconditions．ThemicrostructureofPET／MMTnanocompositeswasstudied．Theintercalate，exfoliateanddispersingstatusactionofmontmorilloniteinPETphasewereinvestigatedbyX—raydiffraction(XRD)，transmissione

6、lectronmicroscope(TEM)andscanningprobemicroscope(SPM)．Forthefirsttime，theshapeoflamellarmontmorilloniteinPETmatrixwasobservedbythemethodofSPM，whichiSmoreintuitionisticcomparedwiththemethodofXRDandTEM．TheeffectofmontmoriltoniteonSSPofPETwasinvestigatedbyusingthemethodsoftheviscosity．Theresu

7、ltshowsthatthemontmorillonitenanomaterialscangreatlyincreasetherateofSSPofPETThishasanimportantmeaningtotheindustria】inanufacture．DSC．WAXDandpolarizingmicroscopewitllhotstageexperimentswereperformedtodescribewhatledtheSSPrateaccelerationofPET／MMT．Itwasshowntha