聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚碳酸酯共混合金的制备与性能研究

论文摘要

通过熔融共混制备新的聚合物合金已成为目前聚合物改性的重要途径,与合成全新的聚合物材料相比,这种方法具有生产周期短,可操作性强,简单方便等优势,同时材料性能优异,常常可意外获得单一聚合物组分所不具备的性能。本文通过熔融共混改性方法制备了具有较好综合性能的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）/聚碳酸酯（PC）共混合金,并采用差示扫描量热仪（DSC）、扫描电镜（SEM）等测试方法对PET/PC共混合金的各项性能进行了详细的研究。DSC结果表明,未添加相容剂时,随PET含量的增加,共混材料的两个玻璃化转变温度有相互靠近的趋势,说明此体系部分相容。SEM分析则显示,在含有70% PET的共混物中,PC相在PET基体中分散比较均匀。对共混材料非等温结晶性能的研究表明,PC组分的存在一定程度上提高了结晶组分PET低温下的重结晶速率,但对其熔融冷却结晶过程存在不利影响;另一方面,PC组分的存在一定程度上降低了PET组分的结晶度（Xc）。对合金熔体流动速率和平衡扭矩的研究表明,共混材料的加工流动性能随着PET含量的增加得到明显改善,PET含量65%70%改善效果最佳。相容剂的加入使材料缺口冲击强度得到了较大改善,但拉伸强度和弯曲强度略有下降,在PET/PC（70/30）中,添加3%乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物（PTW）或3%乙烯-丙烯酸乙酯共聚物（EEA）,共混合金的冲击强度由5.60 KJ/m2分别提高到9.86 KJ/m2和8.40KJ/m2以上,拉伸强度和弯曲强度仅降低了5%10%。采用弹性体增韧剂对PET/PC合金进行改性,结果表明,PTW可明显改善PET/PC共混合金的冲击性能,但是对共混材料的流动性影响较大,PTW添加量为20%时材料的缺口冲击强度由5.60 KJ/m2提高到98.2KJ/m2。采用EEA为增韧剂时其增韧的效果不及PTW,添加20%的EEA后,材料缺口冲击强度由5.60KJ/m2提高到21.03 KJ/m2,但EEA对材料的加工流动性影响较小。在EEA增韧的同时加入少量PTW,可明显改善PC相在基体中的分散状况,进一步提高共混合金的缺口冲击强度,这是由于少量的PTW可起到相容剂的作用。弹性体增韧改性聚合物虽然可以明显提高材料的冲击韧性,但是由于所用弹性体增韧剂本身具有较低的模量,材料的拉伸强度、弯曲强度以及耐热性能均受到不同程度的影响。聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）与PET具有相似的化学结构,熔融温度相近,两者具有良好的相容性;同时PBT的冲击性能和熔体结晶速率均高于PET,与PBT共混可改善PET的冲击韧性,提高PET的结晶速率。本文以少量PBT与EEA复合使用（保持EEA/PBT总量为20%）作为增韧改性剂,可明显改善材料的综合性能。对共混合金各项性能的研究结果表明,复合增韧剂组成为EEA/PBT=15%/5%时,共混合金的缺口冲击强度高达90.15 KJ/m2,同时材料的拉伸弯曲性能得到了保持,材料表面性能也得到了改善。但是,复合增韧剂中PBT含量过多也不利于PET/PC合金冲击性能的提高。SEM分析则表明,PBT与聚合物基体之间在微观形态上并不存在两相分离,EEA与PBT复合增韧可明显改善共混材料的微观形态。实验证明,以20%PTW或者20%EEA/PBT复合增韧剂（EEA/PBT=15%/5%）增韧改性PET/PC（70/30）制得的共混合金具有较好的综合性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 PET、PC工程塑料的发展应用及合金化
• 1.2.1 PET工程塑料的发展进程
• 1.2.2 PET工程塑料的性能
• 1.2.3 PC工程塑料的发展历程
• 1.2.4 PC工程塑料的性能
• 1.2.5 PET、PC工程塑料的合金化
• 1.3 PET/PC共混合金的研究进展
• 1.3.1 PET/PC合金的相容性
• 1.3.2 PET/PC合金的增容改性
• 1.3.3 弹性体增韧改性PET/PC共混合金
• 1.3.4 弹性体增韧聚合物的缺点及改进方法
• 1.3.5 弹性体/刚性粒子并用增韧改性聚合物
• 1.3.6 PET/PC合金其他性能的研究
• 1.4 论文立题依据及研究内容
• 1.4.1 立题依据及意义
• 1.4.2 研究内容
• 第二章 PET/PC共混合金相容性的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验用主要原料
• 2.2.2 实验用主要仪器设备
• 2.2.3 共混物及试样制备
• 2.2.4 分析测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 PET/PC共混物的DSC研究
• 2.3.2 PET/PC共混物的加工流动性
• 2.3.3 PET/PC共混物的微观形态
• 2.3.4 增容改性PET/PC共混合金的性能
• 2.4 本章小结
• 第三章 PET/PC共混合金的增韧改性
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验用主要原料
• 3.2.2 实验用主要仪器设备
• 3.2.3 共混物及试样制备
• 3.2.4 分析测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 未增韧PET/PC共混物的力学性能
• 3.3.2 弹性体增韧PET/PC共混合金
• 3.3.3 弹性体增韧PET/PC共混合金的微观分析
• 3.3.4 EEA/PBT复合增韧PET/PC合金的研究
• 3.4 本章小结
• 结论与进一步工作设想
• 结论
• 进一步工作设想
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢