聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯的制備與研究.pdf

1、聚對(duì)苯二甲酸-1，3-丙二醇酯(Polytrimethylene terephthalate，簡(jiǎn)稱PTT)是一種新型大容量熱塑性聚酯材料，PTT既具有PET的強(qiáng)度、韌性和耐熱性，又具有PBT的加工優(yōu)勢(shì)，由PTT制成的纖維具有比PET纖維和PBT纖維更高的拉伸回彈率和更低的模量，具有PA纖維的易加工性、易染色性以及蓬松性等優(yōu)點(diǎn)。高分子量的PTT在纖維和工程塑料等領(lǐng)域具有重大應(yīng)用前景，但其制備和生產(chǎn)技術(shù)在國(guó)內(nèi)還不夠成熟。
　　本論文通

2、過(guò)正交試驗(yàn)研究了對(duì)苯二甲酸(PTA)與1，3-丙二醇（1，3-PDO）酯化和預(yù)縮聚反應(yīng)中原料配比、催化劑用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等因素對(duì)PTT特性粘數(shù)的影響，并優(yōu)選了酯化和預(yù)縮聚反應(yīng)的最佳反應(yīng)條件。采用固相縮聚方法合成了特性粘數(shù)達(dá)到1.0dL/g的高特性粘數(shù)PTT聚酯。
　　基于PTA、1，3-PDO、和1，2-丙二醇（1，2-PDO），合成了一系列1，2-PDO鏈段含量不同的聚對(duì)苯二甲酸（1，3-丙二醇/1，2-丙二醇）共聚酯(

3、PTDT)。研究了PTDT共聚酯的非等溫結(jié)晶行為，降溫速率一定時(shí)，隨著1，2-PDO鏈段含量的增加，共聚酯的結(jié)晶峰溫向低溫方向移動(dòng)。利用莫志深和Jeziorny方法方法對(duì)PTDT共聚酯的非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)莫志深法能較好的描述PTDT共聚酯的非等溫結(jié)晶過(guò)程。莫志深方法的分析結(jié)果顯示:隨著1，2-PDO鏈段含量在共聚酯分子鏈中增加，結(jié)晶速率減小;Jeziorny方法的結(jié)果表明，對(duì)于同一個(gè)樣品，結(jié)晶速率常數(shù)Zc隨著降溫速率的增加

4、而增加，而半結(jié)晶時(shí)間t1/2隨之縮短，說(shuō)明降溫速率越大結(jié)晶速率越快。在降溫速率一定時(shí)，隨著1，2-PDO鏈段含量的增加，PTDT共聚酯樣品的結(jié)晶速率常數(shù)Zc減小，半結(jié)晶時(shí)間t1/2增加，說(shuō)明PTDT共聚酯分子鏈中1，2-PDO鏈段含量的增加會(huì)導(dǎo)致結(jié)晶速率減小。這個(gè)結(jié)果與通過(guò)莫志深方法得到的結(jié)論相一致。
　　用Jeziorny方法和Ozawa方法處理PTDT共聚酯的非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)1，2-PDO鏈段含量較小的樣品（PTD

5、T-1、PTDT-2、PTDT-3和PTDT-4）會(huì)出現(xiàn)結(jié)晶動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)偏離Avrami方程和Ozawa方程的現(xiàn)象，而1，2-PDO鏈段含量較大的樣品(PTDT-5)的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)能較好的符合Avrami方程和Ozawa方程。通過(guò)偏光顯微鏡(POM)觀察了PTDT共聚酯的結(jié)晶形貌，發(fā)現(xiàn)樣品PTDT-5由于結(jié)晶速率較慢，在不同的降溫速率下形成的球晶互相之間都沒(méi)有發(fā)生擠撞，保持獨(dú)立完整的球晶形貌。而樣品PTDT-1、PTDT-2、PTDT-3和

6、PTDT-4與樣品PTDT-5相比結(jié)晶速率較快，在結(jié)晶發(fā)展到一定階段球晶之間發(fā)生相互擠撞，形成明顯的晶界，球晶不再保持球形的形貌而是變成不規(guī)則成多面體，球晶的三維生長(zhǎng)受到空間限制。結(jié)合POM的觀察結(jié)果與Jeziorny方法和Ozawa方法對(duì)非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)的分析，證實(shí)了Tobin等人結(jié)晶后期晶體相互碰撞導(dǎo)致結(jié)晶動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)偏離Avrami方程的觀點(diǎn)和Sajkiewicz等人球晶的三維生長(zhǎng)受到空間限制造成非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)偏離Ozaw

7、a方程的觀點(diǎn)。
　　采用Kissinger方法得到了PTDT共聚酯樣品非等溫結(jié)晶的表觀活化能，結(jié)果顯示隨著1，2-PDO鏈段含量在PTDT共聚酯樣品中的增加，PTDT-1、PTDT-2、PTDT-3、PTDT-4和PTDT-5的表觀結(jié)晶活化能依次增大，表明1，2-PDO鏈段的引入會(huì)阻礙結(jié)晶的進(jìn)行，使結(jié)晶的難度增大。
　　熱重分析儀(TGA)研究結(jié)果表明，1，2-PDO鏈段含量不同的PTDT共聚酯樣品的T5％、T50％、Tdm