苯乙烯—甲基丙烯酸钠对PET结晶及熔融行为的研究

论文摘要

本文首先以苯为溶剂通过自由基共聚合成苯乙烯-甲基丙烯酸（SMA）共聚物,然后中和成苯乙烯-甲基丙烯酸钠（SMA-Na）离聚物。对该溶液聚合反应进行了初步研究,采用IR、TG、XRD和DSC等对离聚物的结构和热学性能进行表征。结果表明,苯乙烯-甲基丙烯酸钠的热稳定性高于聚苯乙烯,其最快热失重速率温度在400℃以上。同时,离聚物中甲基丙烯酸钠含量越多,离聚物的玻璃化转变温度Tg越高。其次,将成核剂SMA-Na与PET进行熔融共混,考察了SMA-Na的结构对PET结晶性能的影响,并探讨了SMA-Na对PET的成核机理。结果表明,经SMA-Na改性后,PET的冷结晶峰温度降低,熔融结晶峰温度升高,SMA-Na对PET的结晶促进作用主要与甲基丙烯酸钠基团有关。PET/离聚物的结晶速率随着离聚物中和度的增加而显著提高。在加工过程中SMA-Na很少与PET发生化学反应,SMA-Na通过与PET酯键间的离子-偶极作用诱导PET在其离子聚集体周围成核,从而促进PET结晶。采用DSC、POM和SEM考察不同添加量的SMA-Na和Surlyn（乙烯-甲基丙烯酸钠）对PET的结晶性能、结晶动力学、熔融行为和形貌的影响,并分别用Avrami方程和Jeziorny方程对等温结晶动力学和非等温结晶动力学进行了描述。结果表明,随着离聚物添加量的增加,PET/离聚物结晶性能也有所提高。加入离聚物使PET的等温熔融结晶的Avrami指数n增大；而对于等温冷结晶过程n值不变。对于非等温结晶动力学,离聚物的加入使PET的Avrami指数增大。所有PET样品等温熔融结晶后的二次升温DSC曲线中均出现熔融三峰,其中PET/离聚物的熔融峰Ⅱ的峰值高于纯PET,两种离聚物与PET都有一定的相容性,SMA-Na与PET的相容性更好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 PET发展史
• 1.2 PET结晶
• 1.2.1 PET的晶体结构
• 1.2.2 PET的结晶过程
• 1.3 PET结晶改性的研究进展
• 1.3.1 共混法
• 1.3.2 共聚法
• 1.3.3 添加结晶促进剂和成核剂
• 1.4 本课题的研究目的及内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究内容
• 第2章 苯乙烯-甲基丙烯酸钠离聚物的合成与表征
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 原料的精制
• 2.2.3 苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物及钠其盐的制备
• 2.2.4 共聚物薄膜的制备
• 2.2.5 测试方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 聚合条件对产率的影响
• 2.3.2 不同投料比对共聚物组成的影响
• 2.3.3 苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物及其钠盐的红外光谱
• 2.3.4 苯乙烯-甲基丙烯酸及其钠盐的DSC特征
• 2.3.5 苯乙烯-甲基丙烯酸及其钠盐的热稳定性
• 2.3.6 苯乙烯-甲基丙烯酸及其钠盐的聚集态
• 2.4 本章小结
• 第3章 苯乙烯-甲基丙烯酸钠离聚物的结构对PET结晶行为的影响
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 PET/离聚物的制备
• 3.2.3 测试方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 苯乙烯-甲基丙烯酸钠离聚物的中和度对PET结晶性能的影响
• 3.3.2 苯乙烯-甲基丙烯酸钠的分子量对PET结晶性能的影响
• 3.3.3 离聚物中甲基丙烯酸钠含量对PET结晶性能的影响
• 3.3.4 苯乙烯-甲基丙烯酸钠离聚物对PET晶体形态的影响
• 3.3.5 PET/苯乙烯-甲基丙烯酸钠离聚物的结晶性能
• 3.3.6 苯乙烯-甲基丙烯酸钠离聚物对PET的成核机理
• 3.4 本章小结
• 第4章 PET/离聚物性能的研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 PET/离聚物的制备
• 4.2.3 测试方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 PET/离聚物的形貌
• 4.3.2 PET/离聚物的结晶行为
• 4.3.3 PET/离聚物的等温结晶动力学
• 4.3.4 PET/离聚物的非等温结晶动力学
• 4.3.5 PET/离聚物等温结晶后的熔融行为
• 4.3.6 PET/离聚物的力学性能
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士研究生期间发表论文、专利汇总