PET/蒙脱土纳米复合材料的制备及结构性能研究

发布时间：2017-01-02 19:05

  本文关键词：功能性聚酯（PET）复合材料的制备和性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

《郑州大学》 2010年

PET/蒙脱土纳米复合材料的制备及结构性能研究

韩曙光  

【摘要】： 聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种有很多优良物理性能的热塑性塑料。但其的缺点如结晶速率慢、模量低、热变形温度低限制了在工程塑料方面的应用。与纯PET相比,添加少量蒙脱土(MMT)于PET基体中制得的插层或剥离型的PET/MMT纳米复合材料在结晶速率、耐热性、力学性能、气体阻隔性能和阻燃性能等方面都得到显著的提高,因此PET/MMT纳米复合材料的研究备受关注。 本文制备了三种有机MMT (OMMT),研究了插层剂与制备工艺对MMT的改性效果的影响,采用熔融插层法制备得到了剥离型和插层絮凝型PET/MMT纳米复合材料,并研究了改性MMT的种类和含量与复合材料结构和性能之间的关系。主要工作如下： 1、使用传统的插层剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB).与PET相容性很好的聚乙二醇(PEG)及二者的混合物来有机化MMT得到OMMT;红外光谱结果表明插层剂都进入到蒙脱土层间,广角X射线结果表明蒙脱土层间距从1.5nm增大到了2.22nm,TG结果表明CTAB和PEG混合插层热稳定性最好。 2、研究了CTAB有机化MMT的优化工艺,发现影响MMT的层间距最大因素为CTAB摩尔量与MMT的离子交换容量的比例,搅拌速率和温度在研究范围内影响很小。 3、熔融共混了MMT、有机MMT与PET制得一系列PET/MMT纳米复合材料。广角X射线结果表明有机MMT改性的PET得到了插层絮凝型纳米结构。而MMT直接改性的PET-MMT体系得到了剥离型纳米结构。 4、研究了PET/MMT的流动性能,结果发现剥离型的PET-MMT体系的流动性能最差。MMT含量越高,PET-MMT体系中剥离的蒙脱土纳米结构对PET的流动阻碍越大,CTAB的增塑作用使PET-CTAB-MMT体系的流动性能逐渐变好,但流动性能都比纯PET差。对PET-CTAB-PEG-MMT的流动性能实验发现,仅MMT含量为8%时,其流动性能好于纯PET,这和PEG与PET的相容性好有关。 5、TG结果表明,所研究的复合材料中只有CTAB-PEG-MMT含量为4%的PET/MMT热稳定性好于纯PET,本文认为这与PEG和PET强烈的氢键作用有关。 6、通过DSC和POM来研究PET/MMT的结晶性能。结果表明PET/MMT的结晶速率都高于纯PET, MMT纳米片层结构在PET结晶时充当了成核剂的作用,使得PET在MMT纳米片层结构上面异相成核。PET-MMT的剥离结构使其结晶速率最快。MMT含量越高,PET-CTAB-PEG-MMT的结晶速率变快,而其他两种PET/MMT结晶速率基本不变,这和PEG与PET相容性好有关。

【关键词】：
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TB383.1
【目录】：

摘要4-6

Abstract6-11

1 绪论11-28

1.1 PET11-15

1.1.1 PET的发展概况11-13

1.1.2 PET的结构和物理化学性能13-14

1.1.3 PET的改性14-15

1.2 PET/蒙脱土纳米复合材料的研究现状15-26

1.2.1 纳米复合材料15-16

1.2.2 蒙脱土的结构、物理化学性质16-18

1.2.3 蒙脱土的有机化处理与工艺18-19

1.2.4 PET/蒙脱土纳米复合材料的制备19-23

1.2.5 PET/蒙脱土纳米复合材料的性能23-26

1.3 课题的提出和研究内容26-28

2 有机蒙脱土的制备及表征28-37

2.1 实验部分28-30

2.1.1 原料28

2.1.2 有机化处理28-29

2.1.3 红外光谱分析29

2.1.4 WAXD分析29

2.1.5 TGA分析29-30

2.2 结果与讨论30-36

2.2.1 红外光谱结果分析30-31

2.2.2 WAXD结果分析31-33

2.2.3 TGA结果分析33-36

2.3 本章小结36-37

3 CTAB改性蒙脱土的工艺研究37-43

3.1 工艺分析38-40

3.1.1 因子实验38-39

3.1.2 红外光谱分析39

3.1.3 WAXD分析39-40

3.2 结果与讨论40-42

3.2.1 红外光谱结果分析40-41

3.2.2 最优工艺分析41-42

3.3 本章小结42-43

4 PET/蒙脱土纳米复合材料的制备及表征43-66

4.1 实验43-45

4.1.1 原料43

4.1.2 PET/MMT熔融插层实验43-44

4.1.3 WAXD分析44

4.1.4 TGA分析44

4.1.5 DSC分析44

4.1.6 POM分析44-45

4.2 结果及讨论45-65

4.2.1 结构分析45-48

4.2.2 流动性能分析48-52

4.2.3 热稳定分析52-56

4.2.4 结晶性能分析56-60

4.2.5 结晶形态分析60-65

4.3 本章小结65-66

5 总结和展望66-68

5.1 主要工作及结论66-67

5.2 工作展望67-68

参考文献68-72

致谢72

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