纳米二氧化硅填充对苯二甲酸乙二醇酯的结晶行为及老化性能研究

摘要

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)广泛应用于各行各业，但高温老化失效限制其在工程塑料领域中的应用与发展。论文采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（γ-MPS）改性SiO2纳米粒子，研究改性粒子对PET结晶行为、高温(190℃)老化性能的影响，为高性能PET材料研制提供实验基础。
　　采用量热法(DSC)、偏光显微镜法(POM)研究纳米粒子对PET结晶行为的影响，使用Avrami方程、Jeziorny方程研究其结晶动力学;用酸值滴定、特性粘度测试、万能试验机、扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)等方法表征PET老化前后性能的变化。研究结果如下:
　　采用溶液法制备PET/SiO2复合材料。发现SiO2可显著阻碍PET熔融结晶，并使结晶度下降。随含量增多， SiO2发生团聚，其阻碍结晶的程度反而下降。
　　采用熔融挤出、双轴拉伸制备PET/SiO2复合材料膜。发现SiO2可显著促进PET熔融结晶，但不影响结晶度。另外，SiO2可降低PET降解速率，且SiO2含量0.5 wt％时复合材料膜的抗老化性能优异。
　　虽然SiO2可提高PET耐老化行为，但冷结晶使复合材料韧性大幅下降。为提高其韧性，以4，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、4，4'-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、邻苯二甲酸酐(PA)、2，2'-(1，3-亚苯基)-二恶唑啉(PBO)为扩链剂，在转矩流变仪中对PET进行反应扩链。发现扩链剂MDI、HMDI、PBO造成PET分子量增加，结晶速率和结晶度降低，在含量为0.6 wt％时，PET的耐老化性能有所提高;PA可降低PET分子量，促进PET结晶及老化降解。总体来说，HMDI、PBO效果较好。
　　通过熔融挤出、双轴拉伸制备PET/SiO2/扩链剂复合材料膜。扩链剂HMDI与PBO的可阻碍PET膜结晶，提高其老化后的机械性能。SiO2可增强PET/HMDI复合材料膜的阻碍结晶作用与老化后机械性能，但使老化PET/PBO复合材料膜的机械性能降低。扩链剂与SiO2对未老前膜透光率影响不大，但可大幅降低老化膜的透光率。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 PET的成核与结晶

1．2．1 结晶动力学

1．2．2 改善结晶进展

1．3 PET的老化

1．3．1 水解降解

1．3．2 光氧降解

1．3．3 热降解

1．3．4 PET耐热老化研究

1．4 PET的扩链

1．4．1 酸酐类扩链剂

1．4．2 异氰酸酯类扩链剂

1．4．3 双噁唑啉类扩链剂

1．4．4 双环氧类扩链剂

1．5 课题提出

1．6 研究内容

1．6．1 纳米SiO2粒子对PET结晶行为的影响

1．6．2 PET／SiO2纳米复合材料耐热氧老化性能的研究

1．6．3 不同扩链剂对PET结晶行为及耐老化性能的影响

1．6．4 PET／SiO2／扩链剂三元复合材料耐老化性能研究

第二章 溶液法制备PET／SiO2及其结晶行为研究

2．1 引言

2．2 实验

2．2．1 实验原料

2．2．2 实验仪器

2．2．3 实验方法

2．2．4 表征方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 SiO2含量的影响

2．3．2 等温结晶

2．3．3 非等温结晶

2．4 本章小结

第三章 熔融法制备PET／SiO2膜及其结晶、老化性能研究

3．1 引言

3．2 实验

3．2．1 实验原料

3．2．2 实验仪器

3．2．3 实验方法

3．2．4 表征方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 PET／SiO2复合材料的形貌

3．3．2 PET／SiO2复合材料的结晶及熔融行为

3．3．3 PET／SiO2复合材料的老化行为研究

3．4 本章小结

第四章 扩链剂对PET结晶行为的影响

4．1 引言

4．2 实验

4．2．1 实验原料

4．2．2 实验仪器

4．2．3 实验方法

4．2．4 表征方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 PET／MDI结晶行为及耐老化行为研究

4．3．2 HMDI、PA扩链剂对PET结晶、老化性能影响

4．3．3 PBO扩链剂对PET结晶、老化性能影响

4．4 本章小结

第五章 PET／SiO2／扩链剂复合材料膜的结晶及耐老化性能研究

5．1 引言

5．2 实验

5．2．1 实验原料

5．2．2 实验仪器

5．2．3 实验方法

5．2．4 表征方法

5．3 结果与讨论

5．3．1 PET／SiO2／扩链剂复合材料的结晶行为

5．3．2 PET／SiO2／扩链剂复合材料老化后的结晶行为

5．3．3 PET／SiO2／扩链剂复合材料的力学性能

5．3．4 PET／SiO2／扩链剂复合材料的透明性

5．4 本章小结

第六章 总结论与创新点

6．1 总结论

6．2 创新点

参考文献

硕士期间科研成果

作者简介