聚（对苯二甲酸，间苯二甲酸-5-磺酸钠，乙二醇，2-甲基-1，3-丙二醇）共聚酯及其纤维结构性能的研究

论文摘要

二十世纪九十年代中期以来,发达国家化学纤维的研发进入了新阶段,研制出了具有独特质感的高舒适、高感性纤维,表明了合成纤维从本质上摆脱了模仿天然纤维的时代,而进入了合成纤维自身发展的时期。其中最有代表的是由聚酯聚合过程中加入具有离子基团的单体,这种单体就是间苯二甲酸-5-磺酸钠（sodium-5-sulfo-iso-phthalate）或是它的酯类Na-SIPE、Na-SIPM（以下统一称为SIP）。该类共聚酯在高舒适、高感性纤维中的应用,极大地改善了纤维及其织物的性能,赋予其许多高品质的特点,因此对它的研究引起了人们广泛关注,该类共聚酯中SIP的常规含量为1.5 mol%,简称CDP。为了更深入的发掘此类共聚酯的性能,需要继续提高SIP的含量,但是同时带来了问题:熔融纺丝时,高含量SIP基团的空间位阻作用抑制了大分子链及其链段的运动,最终导致熔体流动困难,不利于后期的加工。本论文控制SIP的含量为二元酸的3mol%（在本文中简称HCDP）,同时在酯化阶段加入一种新单体:2-甲基-1,3-丙二醇（MPD）,研究不同MPD含量共聚酯的结构性能,在表征共聚酯流变性能的基础上纺制共聚酯纤维,同时研究纤维的结构性能。合成系列不同MPD含量（0～15mol%）共聚酯MCDP,通过红外吸收光谱、元素分析、核磁共振波谱测定了共聚物的组成和结构,结果表明成功的合成了此系列共聚酯。在共聚酯组成中由于2-甲基-1,3-丙二醇电负性和沸点的原因,所有共聚酯中MPD含量均高于合成时二醇喂料比中MPD的含量。采用DSC、DMA、TGA等热分析技术,研究了不同MPD含量共聚酯MCDP的结晶、熔融行为和热稳定性。研究结果表明随MPD含量增加,MCDP的玻璃化温度Tg、热稳定性能略有下降。利用DSC、X-衍射对MCDP的结晶性能进行研究,随MPD含量的增加,对大分子链规整性的破坏作用增大,共聚酯的结晶能力下降、结晶度降低、晶粒尺寸减小。MCDP的流变性能研究表明,其与HCDP一样为非牛顿流体,呈典型的切力变稀行为。共聚酯粘流活化能较HCDP的低,即对温度的敏感度下降。共聚酯的非牛顿指数n上升,非牛顿流体的程度减弱。MCDP的可纺性良好,纤维的机械力学性能较HCDP略有下降,满足纤维材料的纺织要求。随MPD含量增加,MCDP纤维拉伸回弹性能提高,共聚酯大分子的柔顺性增加,结晶度下降,纤维吸湿性能、染色性能提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 聚酯的发展及其主要问题
• 1.2 阳离子染料可染共聚酯的研究进展
• 1.2.1 高含量阳离子染料可染共聚酯（HCDP）缩聚反应研究
• 1.2.2 HCDP共聚酯纤维的性能研究
• 1.2.3 其它阳离子可染共聚酯
• 1.3 PETT共聚酯
• 1.3.1 PETT共聚酯的合成
• 1.3.2 PETT共聚酯结构性能研究
• 1.4 MPET共聚酯研究进展
• 1.4.1 2-甲基-1,3-丙二醇（MPD）概述
• 1.4.2 共聚酯MPET性能研究
• 1.5 课题的提出及主要研究内容
• 第二章 共聚酯的合成及表征
• 2.1 前言
• 2.2 实验
• 2.2.1 原料与规格
• 2.2.2 设备
• 2.2.3 共聚酯的合成
• 2.2.4 共聚酯结构表征
• 2.2.5 共聚酯性能表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 MCDP聚合过程研究
• 2.3.2 MCDP共聚酯组成分析
• 2.3.3 共聚酯热性能研究
• 2.3.4 MCDP共聚酯结晶性能研究
• 2.4 本章结论
• 第三章 共聚酯流变行为研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验
• 3.2.1 原料
• 3.2.2 MCDP共聚酯的干燥
• 3.2.3 流变性能测试
• a'>3.2.4 结构粘度指数△η_a
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 共聚酯流动曲线
• 3.3.2 非牛顿指数n
• a'>3.3.3 结构粘度指数△η_a
• η'>3.3.4 粘流活化能E_η
• 3.4 结论
• 第四章 共聚酯纤维制备及性能研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 纤维试样的制备
• 4.2.3 纤维样品的测试与表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 干燥纺丝拉伸条件
• 4.3.2 纤维的力学性能分析
• 4.3.3 纤维的取向度分析
• 4.3.4 DSC分析
• 4.3.5 X衍射分析
• 4.3.6 接触角、回潮率
• 4.3.7 染色分析
• 4.4 结论
• 第五章 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文、申请的专利
• 致谢