PET/PEN熔融共混纤维的制备及其性能研究

摘要

聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）是近年来发展的一种新型高性能聚酯，其化学结构与聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）相似，因其中的萘环结构使其主链刚性增加，所以PEN纤维在力学性能、热稳定性、化学稳定性和气体阻隔性等方面，相比PET纤维有明显的优势，可应用于轮胎帘子线、传送带和制动油管等工业领域。但由于PEN的刚性使其结晶温度高，结晶速度较慢，从而影响了其熔融纺丝加工性能，再加上较高的成本阻碍了PEN纤维的应用。为此，本课题以PET为基体加入一定比例的PEN，研究不同共混比例的PET/PEN共混纤维的制备及其结构、性能，希望结合PET的价格优势与PEN的性能优势，开发出一种价格适中、性能优良的纤维，开拓PEN在民用领域的应用。课题主要研究内容如下：
　　1、采用直接熔融共混方法，通过双螺杆挤出机造粒制备了PEN含量分别为10％、30%和50%的PET/PEN共混树脂，发现随着PEN含量的增加，其热稳定性有了一定的提高；同时PET/PEN共混物为部分相容体系，两者在熔融过程中会发生酯交换反应，一方面提高了两者的相容性，但另一方面对共混体系的结晶性能产生了较大的负面影响，导致降温过程中结晶不完善，结晶度降低。之后采用熔融纺丝方法制备了PET/PEN共混纤维，发现纤维在模量、耐热性能、抗紫外性能均得到一定提升的同时，其断裂强度较之纯PET纤维有所下降，正是因为酯交换反应影响了共混体系的结晶性能，导致强度降低，因此控制酯交换反应成为提高共混纤维性能的关键。
　　2、基于对PET/PEN共混纤维的性能研究结果，接下来采用亚磷酸三苯酯（TPPi）作为酯交换抑制剂，加入PET/PEN（PEN含量为30%）共混体系中，发现当加入0.5wt%TPPi时，所制备的共混树脂的结晶性能有较大改善。同时，在该比例下所制备的PET/PEN纤维整体性能得到较大提升，当牵伸倍数为5倍时，共混纤维单丝的断裂强度从未添加时的4.51cN/dtex提高到了5.81cN/dtex，高于纯PET纤维的5.25cN/dtex，同时模量达到153.5cN/dtex，高于纯PET的101.5cN/dtex；结晶度由11.06%提高到34.04%，与纯PET相同牵伸倍率下的结晶度35.12%十分接近，取向度也由84.7%提升到87.1%，略高于纯PET同牵伸倍率下的取向度86.4%；热处理强度保持率从49.90%提高到57.49%，紫外吸收波段从320cm-1以下提高到350cm-1以下。

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第一章、绪论

1.1引言

1.2聚酯纤维产业现状

1.3聚酯简介

1.4研究进展

1.5 本课题的研究目的

1.6本课题的研究概述

第二章、 PET/PEN共混纤维的制备及性能

2.1前言

2.2原料及设备

2.3实验部分

2.4测试与表征

2.5结果与讨论

2.6本章小结

第三章PET/PEN/TPPi共混纤维的制备及性能

3.1前言

3.2原料及实验设备

3.3实验部分

3.4测试与表征

3.5结果与讨论

3.6本章小结

第四章、结论

参考文献

致谢