阻燃增强聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)工程塑料结晶性能及配方优化研究

摘要

本文研究了基础树脂粘度、成核剂和结晶促进剂的种类与含量、阻燃剂及其体系、玻璃纤维对PET结晶行为的影响。选定了13种成核剂和8种结晶促进剂，发现滑石粉的成核效果和聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的结晶促进效果较好；确定了阻燃增强PET工程塑料的工艺配方。所得阻燃增强PET工程塑料的阻燃性能达V-0级，拉伸强度为145MPa，弯曲强度为212MPa，冲击强度为8.0kJ/m2，热变形温度为223℃，与国外同类产品性能接近，在国内处于领先地位。
　　 在配方研究的基础上，进行了结晶理论研究：利用差示扫描量热仪(DSC)对结晶PET的升温与降温过程进行测试，详细研究PET在成核剂、结晶促进剂作用下的结晶行为，并通过偏光显微镜(POM)、广角X射线衍射(WAXS)研究结晶PET的微观形态，初步探讨成核剂、结晶促进剂的作用机理。
　　 结果发现，各类成核剂的加入均不同程度地提高了PET的结晶温度(Tc)，加快其结晶速率，使PET的晶粒增多，且细化均一。其中以滑石粉的成核效果最优，当添加量为0.5％时可使结晶温度提高12.54℃，且随降温速率的减小结晶完善程度得以提高；利用非等温结晶动力学方程证实了滑石粉对PET结晶行为的影响。此外，结合力学性能和热性能测试对滑石粉、有机蒙脱土、稀土化合物、进口成核剂(P250)、山梨醇类(BQ-88)、受阻酚磷酸酯盐类(MD-NA-28)、苯甲酸钠等成核剂的作用机理进行了分析探讨，其中多以诱导PET降解来加快成核结晶速率。
　　 结晶促进剂的加入可不同程度地降低PET的冷结晶温度(Tcc)，其中PBS与聚乙二醇(PEG-1500)质量比为1:1的混合物当添加量为3％时，可使PET的Tcc降低17.5℃。PBS的促进机理主要是通过其自身的快速结晶成核诱导PET大分子成核。
　　 研究发现阻燃剂及阻燃协效剂具有成核作用；而玻璃纤维作为增强材料对PET的结晶成核无明显贡献。
　　 在上述研究基础上，进行了阻燃增强PET工程塑料配方优化的探讨。结果发现，阻燃剂、阻燃协效剂在满足材料的阻燃性能的同时还具有成核作用；成核剂、结晶促进剂在不同阻燃增强PET体系中的作用不及其在纯PET中显著；配方优化应考虑助剂兼效，实现一剂多效。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1 PET的研究进展

1.1.1 PET的发展历史及应用

1.1.2 PET的结构与性能

1.1.3 PET的改性研究

1.2 PET工程塑料的研究进展

1.2.1 PET工程塑料的发展历史及应用

1.2.2 PET工程塑料的改性助剂

1.2.3 PET工程塑料的应用及发展趋势

1.3高聚物的结晶成核

1.3.1结晶成核机理

1.3.2结晶动力学

1.3.3结晶性能评价参数

1.4本课题的研究内容及目的意义

1.4.1研究内容

1.4.2研究目的及意义

第二章实验部分

2.1实验原料

2.2实验仪器及设备

2.3实验流程图及步骤

2.3.1单因素研究

2.3.2制备阻燃增强PET工程塑料

2.4性能测试与表征

2.4.1差示扫描量热仪(DSC)测试

2.4.2热重分析仪(TG)测试

2.4.3偏光显微镜(POM)测试

2.4.4广角X射线衍射(WXRD)测试

2.4.5熔融指数(MI)测试

2.4.6热变形温度(HDT)测试

2.4.7力学性能测试

2.4.8阻燃性能测试

第三章结果与讨论

3.1成核剂对PET结晶性能的影响

3.1.1成核剂对PET结晶性能影响的初步研究

3.1.2滑石粉对PET结晶行为的影响

3.1.3稀土氧化物及其盐的成核效果

3.1.4其它成核剂的成核效果

3.2结晶促进剂对PET结晶性能的影响

3.2.1结晶促进剂对PET结晶性能影响的初步研究

3.2.2 PBS对PET结晶的促进作用

3.3阻燃剂及其体系对PET结晶性能影响

3.4玻璃纤维对PET结晶性能影响

3.5助剂的兼效与塑料改性配方设计

3.5.1改性塑料配方研发的误区——服药模式

3.5.2基础树脂的正确选择是改性塑料功效的保障

3.5.3多功能改性塑料配方组分的简约化

第四章结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者和导师简介