PET与PEN共混物及其共聚酯的研究

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1、Y846991PET与PEN共混物及其共聚酯的研究材料学专业研究生：苗迎春指导教师：高绪珊PET成本低、性能优异，在日常生活中得到广泛应用；PEN是比PET机械性能好、对氧气和二氧化碳渗透性低和玻璃化转变温度高的热塑性聚酯，被广泛用于包装领域，但PEN熔体粘度高且价格昂贵，应用受到限制。把PET的经济性与PEN较好的阻隔性和耐热性结合起来的方法是通过两者的混合，因此，PET与PEN的共混物受到了学术界和工业界的普遍关注，并对此进行了一些基础性研究。本文用密炼机、双螺杆挤出机、DSC、NMR等仪器和设备对PET与PEN的酯交换反应及其共混物或共聚酯的结构、性能与应用进行

2、了系统的研究。通过1HNMR对PET与PEN酯交换反应的定量分析，探讨了共混物组成、共混时间、共混温度、转子转速和催化剂含量等共混条件对酯交换反应的影响，r用交叉二单元组序列NET的量、无规度和数均序列长度表征了酯交换反应程度。结果表明：PET和PEN物理共混物(在室温下通过机械共混，未发生化学反应)不相容，但在熔融温度以上共混时发生酯交换反应，首先生成嵌段共聚物，然后生成无规共聚物。酯交换反应主要受共混时间和温度决定，其次是共混物的组成，而催化剂含量和转子转速的影响最小。温度越高，酯交换反应速度越快；酯交换反应是混合时间的函数，随反应时间的增加，酯交换程度增加，无规

3、度增加，数均序列长度减小。用lHNMR对PET与PEN酯交换反应的动力学研究表明该反应属于二级可逆反应，并根据二级可逆反应动力学测定了二级反应速率常数、活化能和诱．导期，反应速率常数在280。C、290。C和300℃分别为O．028min～、0．044min～、O．06min～；活化能为106．98kJ／m01；诱导期在280。C、290。C和300。C分别为1．5Imin、105rnin、O．06mIn。在研究的范围内．FET与PEN的酯交涣反应速率与组成无关(290℃)；混合温度越高，越有利于共混物的相容，诱导期越短；越有利于酯交换反应的发生。根据酯交换反应的诱导

4、期，探讨了酯交换反应和相容性的关系，认为相容性导致或增强了酯交换，即相容性是酯交换的必要条件：另外，反应生成的共聚醅促进并加速了PET与PEN的相答以及未反应链的反应，即酯交换反应的发生馁迸了褶容，两者是裙互关联狃囊争鼹过程，为了避免发生酯交换反应．在室温下用溶液沉淀法制备共混物，逋过DSC对机械共混物和熔融共混物(在熔融温度以上共混，可能发生化学反应)的热性能和相容性的研究表明，在共混反应的不同阶段，共混物的性能，如结晶性、相容性、玻璃化转变温度等会发生很大变化，PET与FEN的物理共混物不相容，聚酪荚瀣物的酯交换反应程痿或无藏度影嫡买混勃豹透骋磨秘结鑫．琵交筷反应

5、生成了可改善体系相容性的共聚酯，当发生足够的酯交换反应时，共棍物的内在不相容性降低，酯交换程度大约10％时最终变得相容和透明。随热处理时间的增加，共混物的两个玻璃化转变温度越来越接近：当酯交换反应达到一定程度时，不同组成的PET／PEN熔融共混物，均只显示出一个处于pET和PEN玻璃纪转变温度之同鲍强。舞豆髓反应融四豹漤勰，玻璃化转受区交碍獗窄，且Tg与组成的关系符合Fox方程，说明PET／PEN共棍物在无定形态相容，共混温度和共混时间对Tg的影响较小。冷结晶温度和熔融温度与共混物组成、共混时间、温度等因素密切相关。PET／PEN(50／50)在2904C共混lOmi

6、n，亦不结晶，其它组成共混物随共混时阔的增加，冷结晶温度升高，熔点下降，与序列长度变让有关。当序列长度小于7对，冷结磊蝗消失，当砖突换程度丈于z9％时熔融峰消失，当LneET小于20时，尤其当LnPET小于10时，Tm随序列妖度减少下降明显；而大于20时，变化较小。随共混物中PEN含量的升高，T。先是下降而后又升高。在一定的组成范围内，随PEN含量的升高，PET／PEN共混物的结晶性能变差，热稳定性能增强。混合温度和时旧对PET／PEN共混物廖勺特性粘数，q；有～定影响，随提合对剧趵增加，特性赫数趋于降低，尤其在高温时明显，这可能与共聚物序列长发的变化以及高温下聚合物

7、降解有关。．用TG、毛细管流变仪、应力流变仪等方法研究了PET与PEN芙棍物和共聚酯的热性能、流变性能和动态机械性能。结果表明，PET／PEN共擒物的热稳定性优予PET，但PEN含量对共混物热稳定性的影响较小；PET／PEN共混物的II表观粘度随剪切速率的升高而降低，呈现出剪切变稀的现象，具有假塑性流体的特性。从对PET／PEN共混物的动态机械性能与共混物组成以及共混时间的关系的研究可知，当PET与PEN共混物中交叉二单元组序列TEN量的分数f1EN>10％时，从熔融状态冷却的所有共混物在玻璃化转变区显示了相同的动态机械性能，有单一的玻璃化转变温度T