PET/AlOOH纳米复合材料的制备及性能研究

论文摘要

采用原位聚合法制备PET/AlOOH纳米复合材料,将纳米AlOOH的乙二醇溶胶加入到制备PET的中间产物对苯二甲酸乙二醇酯(BHET)中,在液态下均匀混合,再经过缩聚反应制得PET/AlOOH纳米复合材料,对制得的复合材料进行了结构表征及性能分析研究。通过红外测试,发现纳米AlOOH确实存在PET基体中,证实制备出PET/AlOOH纳米复合材料。且通过TEM图像可以看出AlOOH的粒径在二十纳米左右,均匀分散在PET基体中,没有形成团聚。通过TG测试对PET和PET/AlOOH纳米复合材料的热降解动力学进行的分析研究表明,PET/AlOOH纳米复合材料初始阶段的降解活化能降低,其它阶段的活化能明显提高。这说明,在降解过程中的高温阶段,AlOOH使复合材料降解变得困难。通过DSC对非等温结晶动力学的研究表明,由于复合材料中AlOOH表面接枝了一定量的PET大分子,引起部分交联结构,严重限制了PET大分子的活动,因此复合材料中的AlOOH对PET的结晶起到阻碍作用。通过CONE对材料的燃烧性能研究表明,虽然PET/AlOOH纳米复合材料的点燃时间较普通PET缩短,但是AlOOH的加入明显降低了复合材料的热释放速率、热释放速率峰值及峰值出现时间、总热释放量,因此AlOOH可以在一定程度上延缓复合材料的燃烧过程,具有阻燃性能。通过扫描电镜对残炭进行了研究,可以看出纯PET燃烧产物的炭层比较薄产生的泡比较大;PET/AlOOH纳米复合材料的燃烧产物形成的炭层比较厚,产生的泡很小。通过裂解色谱研究了其阻燃机理,PET/AlOOH纳米复合材料裂解产物比纯PET明显的少,说明阻燃剂的引入是聚酯分解不彻底,减少可燃性物质的生成。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 纳米材料和无机纳米复合材料的特性
• 1.2.1 纳米材料的特性
• 1.3 聚合物/无机纳米复合材料的制备
• 1.3.1 溶胶-凝胶法（Sol-Gel）
• 1.3.2 原位聚合法（In-situ polymerization）
• 1.3.3 插层法（Intercalation）
• 1.3.4 共混法（Co-blend）
• 1.4 聚合物/无机纳米复合材料的特性
• 1.5 PET的阻燃研究
• 1.5.1 PET阻燃技术研究进展
• 1.5.2 聚酯的阻燃改性方法
• 1.6 本论文研究的目的及意义
• 第二章 原位聚合法制备PET/AlOOH纳米复合材料
• 2.1 引言
• 2.2 纳米AlOOH乙二醇溶胶的制备及表征
• 2.2.1 原料与仪器
• 2.2.2 纳米AlOOH乙二醇溶胶制备
• 2.2.3 纳米AlOOH乙二醇溶胶的结构表征
• 2.3 纳米AlOOH乙二醇溶胶分散性
• 2.4 PET/AlOOH纳米复合材料的制备
• 2.4.1 原料与仪器
• 2.4.2 PET/AlOOH纳米复合材料的制备
• 2.5 聚合反应工艺条件研究
• 2.5.1 酯化反应温度
• 2.5.2 酯化反应压力
• 2.5.3 酯化反应配料比
• 2.5.4 AlOOH加入阶段的选择
• 2.5.5 聚合反应温度
• 2.5.6 真空度对聚合反应的影响
• 2.5.7 缩聚用催化剂
• 2.6 PET/AIOOH结构表征
• 2.6.1 红外测试
• 2.6.2 透射电镜
• 2.7 结论
• 第三章 PET/AlOOH纳米复合材料性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 PET/AlOOH纳米复合材料性能测定
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 热降解动力学研究
• 3.3.2 非等温结晶动力学研究
• 3.3.3 燃烧性能研究
• 3.3.4 阻燃机理研究
• 3.4 小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 致谢