聚酯/硅酸盐纳米复合工程塑料的研制

论文摘要

本文立足国内外PET工程塑料的产业需求,根据纳米PET（NPET）的技术发展趋势,以燕化聚酯事业部与中科院化学所在NPET方面的多年合作开发成果为基础,研究插层剂选择、合成工艺对复合材料性能的影响,优化选择合适方案,确定最佳工艺路线及参数,进一步进行中试放大研究和小批量应用研究,完成产业化的各种准备。比较了干土加入法、湿土加入法和凝胶法三种插层土加入方法。干土加入法能得到较高分子量的复合材料,但分散性不好；湿土加入法虽然有较好的分散效果,但得不到较高分子量的复合材料；凝胶法可以得到分散性好且分子量较高的复合材料,分子量与普通PET相当,是合适的插层土加入方法。AFM研究表明,纳米蒙脱土粒子诱导了PET的快速结晶。TEM研究表明纳米粒子的片层解离非常好,插层土片层粒子在基体中的尺度以近似正态分布的形式存在,粒子的平均粒径为3070nm。对插层土加入量对反应速度和生成物性能的研究发现：反应时间随着插层土含量的增加延长,当插层土含量大于一定量时,反应时间随着插层土含量的增加而逐渐缩短。NPET的熔点、端羧基含量随插层土含量的增加而降低,灰份、二甘醇含量随插层土含量的增加而增加。加入插层十使NPET分子量有所升高,分子量分布有所变窄,NPET的结晶温度提高,结晶速率增加,热变形温度显著升高。以优化后的工艺条件进行中试,反应速率、性能、结晶行为完全可以重复小试结果,产品各项性能,特别是结晶速度较小试结果更好。所得NPET与普通PET相比,结晶速率提高35倍,耐热温度提高约30℃,加工模温降至60-70℃,加工成型性好,各项性能指标均达到或超过了国内外PET工程塑料产品。经过玻纤增强的NPET材料在两家电器加工企业试用,用户反应加工工艺平稳,制品脱模正常,制品表面光泽尚可,其性能稳定、可靠,加工性能优良,尺寸稳定性好,表明该材料被用户肯定,可以部分替代原来各种PET工程塑料及PBT材料,具有产业化价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 符号说明
• 第一章 国内外研究现状与发展趋势
• 1.1 序言
• 1.2 纳米塑料的研究进展
• 1.2.1 发展历程
• 1.2.2 制备方法
• 1.2.3 性能优势
• 1.3 纳米PET（NPET）的研究进展
• 1.3.0 蒙脱土（MMT）
• 1.3.1 插层剂作用机理
• 1.3.2 MMT的有机化改性研究进展
• 1.3.3 PET/MMT插层复合技术
• 1.3.4 NPET的结晶行为及性能研究
• 1.3.5 NPET的应用研究
• 1.4 本文的研究背景
• 1.5 项目的目的和意义
• 1.6 研究内容
• 第二章 小试研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 原料
• 2.2.2 装置
• 2.2.3 实验方法
• 2.2.4 测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 MMT的预处理
• 2.3.2 插层土的不同配方对聚合反应及产品性能的影响
• 2.3.3 插层土含量对反应速率的影响
• 2.3.4 纳米PET分散相结构表征
• 2.4 小结
• 第三章 中试研究
• 3.1 前言
• 3.2 试验部分
• 3.2.1 原料
• 3.2.2 试验设备及流程
• 3.2.3 测试与表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 分散性能
• 3.3.2 插层土的加入对聚合反应速率的影响
• 3.3.3 插层土的加入对NPET性能与结晶速率的影响
• 3.4 小结
• 第四章 NPET的应用研究
• 4.1 前言
• 4.2 试验部分
• 4.2.1 NPET玻纤增强材料的制备
• 4.2.2 测试方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 NPET基料性能
• 4.3.2 NPET玻纤增强后材料的力学性能
• 4.4 NPET玻纤增强材料的应用结果
• 4.5 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者和导师情况简介
• 附件