聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯合金结构和性能的关系研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 6次 | 上传用户:wujie1983
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聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)成本较低、强度较高,而聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)结晶速率较高、模塑时间短,二者结构差异较小,所以具有较好的相容性,熔融共混制备的高性能、低成本PET/PBT合金可以作为工程塑料使用,这对其力学、阻燃性能均有较高要求。虽然PET/PBT合金已经应用于汽车及电子电器等领域,但是对该合金的结构与性能的关系研究尚不够深入和全面,本文在研究分析PET/PBT合金性能基础上,尝试建立结晶行为/相形态和力学性能的关系;加入新型酯交换抑制剂NaH2PO4和LDH以进一步提高合金的力学性能;并对LDH进行表面改性以提高合金力学及阻燃性能。主要内容如下:1、对PET/PBT不同配比下合金的性能以及合金力学性能与结晶度、相容性的关系进行探究。首先研究了结晶和熔融行为,DSC测试分析表明PET、PBT均对PET/PBT体系的结晶形成干扰,其中PET对于PBT基聚酯合金结晶度的变化影响较小,对结晶温度的变化影响较大;同时其在PET/PBT(50/50 w/w)配比附近发生相分离,但是由于酯交换反应的发生,相分离现象并不显著。其次分析了PET/PBT体系力学性能与结晶度、相容性的关系,并最终根据拉伸强度及弯曲强度的数值确定了PET/PBT合金体系的最佳配比,即PET/PBT(40/60 w/w),其拉伸强度达54.28 MPa,弯曲强度达84.90 MPa,均高于PBT的力学性能数值。2、在PET/PBT(40/60 w/w)体系中引入新型酯交换抑制剂NaH2PO4,并与传统酯交换抑制剂TPP、TPPi对比。DSC测试结果表明NaH2PO4有效提升了体系的结晶温度,并使PBT、PET熔融峰明显分离,熔融焓值ΔHm高达41.08 J/g,有效抑制了酯交换反应。确定最终NaH2PO4的适宜用量为1%。1%的NaH2PO4使体系弯曲强度提升6MPa。将其与环氧类相容剂配合使用可以有效提高合金的力学强度,在3%ADX (GMA含量约8%)与1%NaH2PO4共同作用下,合金拉伸强度与弯曲强度分别提高了2.3 MPa和2.4MPa。3、为减弱NaH2PO4对于PET/PBT(40/60 w/w)体系拉伸强度的负面影响,将层片状LDH与NaH2PO4复配。发现NaH2PO4/LDH混合比例为0.5/0.5 w/w,1%时可保持原有拉伸强度,并使弯曲强度提高7 MPa,对PET/PBT(40/60 w/w)体系起到协效增强的作用。复配体系熔融温度较低,可以与低熔融温度树脂共挤。经XRD、SEM、DSC分析,得出其协效增强的机理:NaH2PO4/LDH混合物(0.5/0.5 w/w,1%)的加入使PET/PBT(40/60 w/w)体系分子链间存在微观的交联,最终提升体系的力学性能。4、对LDH进行有机表面改性以同时提高合金的力学性能及阻燃性能。由于LDH的加入大幅度降低PET/PBT(40/60 w/w)体系的力学性能,但其氧指数提升1.5个单位,UL-94可达V-2级,因此尝试用KH-560对LDH进行有机化改性。FTIR、XRD结果表明KH-560与LDH表面的羟基发生反应生成M-LDH,实现了对LDH的有机化包覆。M-LDH添加量为3%时,其拉伸强度提高3 MPa,弯曲强度提高5 MPa,氧指数提高3.8个单位,垂直燃烧达V-2级。
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