回收PET的扩链增粘及其结晶动力学与抗水解研究

摘要

PET因为其自身优异的机械性能，被广泛应用于各个方面。其背后产生的“白色污染”严重影响着人类的生存环境，而且也造成了资源的大量浪费。因此如何回收利用PET是一个非常具有研究价值的课题。本文研究了以PMDA为扩链剂，在转矩流变仪中，探讨对于本论文的PMDA扩链体系的最佳工艺条件，利用DSC数据研究扩链体系的非等温结晶动力学，采用红外光谱，扫描电镜等手段研究扩链体系在碱溶液环境下的耐水解能力，其结论如下：
　　（1）本文采用均苯四甲酸酐(PMDA)作为扩链剂，在转矩流变仪中共混制备r-PET/PMDA材料，从PMDA的添加量，加工温度，扭矩数值，时间讨论较优扩链效果的工艺，采用乌式粘度计进行表征特性粘度，从扭矩数据和特性粘度数据结果表明：在PMDA含量为0.75％，三段温区温度在260℃，扭矩数值在60rpm，整个扩链时间控制在9-12min情况下，回收PET增粘效果较优。
　　（2）采用DSC方法对不同PMDA的添加量的非等温结晶过程进行研究。实验结果表明：随着扩链剂含量的增加，支化度也逐渐上升，支化度的提高导致分子链的运动更加困难，从而分子链的结晶能力降低，导致回收PET的结晶峰有逐渐下降的趋势，另外，扩链剂的增加破坏了分子链的规整性，降低了结晶速率，使得其折叠成核，结晶时需要突破更多的能垒来迁移并吸附到晶体生长面，所以需要更大的过冷度才能使PET分子链完成结晶行为，随着扩链剂的增加，其熔融峰也有逐渐下降趋势；r-PET扩链增粘后，结晶参数n值会有小幅度提高的现象，纯r-PET与扩链后r-PET体系相比，加入PMDA后r-PET的Zc值出现降低，说明PMDA会降低PET的结晶速率；加入PMDA比较少时，r-PET成核比较容易，所以结晶前期△E会有所降低；而当PMDA的添加量增加时，又因为扩链PET的支链结构会对后期的结晶造成阻力，导致结晶更加困难，从而使结晶活化能维持在一定的程度上。两种非等温结晶动力学模型，莫志深法既克服了使用Ozawa方程所获得的数据点过少，常常出现非线性，不能获得可靠的动力学参数的缺点，又克服了使用经Jeziorny修正的Avrami方程所获得的表观Avrami数无法准确预测非等温过程成核生长机理的缺点。
　　（3）采用溶液浇铸成膜法，制备一系列含抗水解剂的回收PET材料薄膜，从水解的角度，探究添加量，温度环境，碱液浓度，处理时间的方面因素对于材料耐水解性的影响，采用红外光谱仪，差示量热扫描仪，扫描电子显微镜等手段进行表征，实验结果表明：随着添加量的增加，水解程度逐渐降低，结晶度总体也有所下降，扫描电镜所显示的表面形貌粗糙度逐渐减小；随着温度的提升、碱液浓度的增加和时间的延长，红外数据，DSC和SEM表明，水解程度逐渐增加。虽然都有一定程度的水解，但是由于抗水解的存在，延缓了水解的进程。

目录

第一章 绪论

1.1 PET聚酯简介

1.2 PET的合成

1.3 PET聚酯的回收方法

1.4 聚合物结晶动力学

1.5 本文的研究目的与意义

第二章 PMDA扩链增粘改性回收PET的工艺探究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与分析

2.4 本章小结

第三章 PMDA扩链回收PET体系的结晶动力学

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与分析

3.4 本章小结

第四章 扩链增粘回收PET抗水解性能研究

4.1 引言

4.2实验部分

4.3 结果与分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的论文及奖项

声明

致谢