聚对苯二甲酸-2,5-呋喃二甲酸乙二醇共聚酯（PEFT）熔融可纺性及纤维结构与性能研究

发布时间：2020-05-31 21:12

【摘要】：2,5-呋喃二甲酸(FDCA)已能从可再生生物质中大规模获取,其结构、性能与对苯二甲酸(PTA)相似,且用FDCA合成出的聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)在热、力学性能又与PET相近甚至超过。因此,PEF有望替代石油基PET。我们前期对PEF纤维的制备展开了研究,发现其可纺性不稳定;且考虑到目前FDCA价格昂贵,因此设想用PEF部分替代PET,即共聚制备聚对苯二甲酸-2,5-呋喃二甲酸乙二醇共聚酯(PEFT)。本文首先对系列PEFT共聚酯的基本性能进行表征,然后在序列结构及组成、热性能、结晶性能及流变行为的基础上,对其熔融可纺性展开研究,并确定了最佳纺丝工艺条件。最后,研究了随呋喃二甲酸乙二醇酯(EF)单元含量的变化,纤维拉伸强度、模量、断裂伸长率以及沸水收缩率的改变,并结合结晶、取向结构因素进行了探讨。具体结论如下:(1)随EF单元含量的增加,共聚酯分子链对称性和规整性的破坏程度逐渐增加,冷结晶温度T_(cc)向高温方向偏移,熔点T_m向低温方向偏移,而初始热降解温度T_(d,5%)呈先升后降的趋势。其中,当EF单元含量超过10%时,共聚酯分子链因有序性破坏程度增大而几乎不能结晶,共聚酯无T_m;当EF单元含量超过8%时,共聚酯的T_(d,5%)开始低于PET。(2)PEFT属于典型的非牛顿流体,特性粘度[η]高的PEFT-4和PEFT-6树脂,其非牛顿指数n值较其余共聚酯小,熔体对剪切速率的敏感性大;在熔纺喷丝孔道中的剪切速率范围内,PEFT-4和PEFT-6熔体的粘流活化能E值比其余共聚酯小,熔体对温度的敏感性小;PEFT-4和PEFT-6熔体的结构粘度指数?η值在260、270以及280°C三个温度下较其余共聚酯高,表示其熔体在高温下仍具有高的缠结程度。(3)结晶度和晶区取向度的增加,让PEFT纤维的拉伸强度和模量增加,断裂伸长和沸水收缩率下降。但结晶度和晶区取向度对PEFT纤维性能的影响程度各不相同。其中,对于拉伸强度,在PEFT初生纤维中,晶区取向度对拉伸强度的影响要高于结晶度;对于拉伸模量,在PEFT纤维中,结晶度对拉伸模量影响的程度要高于EF单元;对于沸水收缩率,牵伸纤维中结晶度对沸水收缩率的影响最高。
【图文】：

FDCA和PTA的结构：（a）FDCA；（b）PTAFig.1.1Structuresof(a)FDCAand(b)PTA

PEF和PET的环翻转[19]
【学位授予单位】：宁波大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703

【参考文献】

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本文编号：2690463