基于PTT共聚酯的合成、表征、結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)是近年來新問世的又一芳香族聚酯。由于其優(yōu)良的回彈性、染色性，良好的抗污性和抗靜電性，被譽為“21世紀(jì)最具競爭力”、“最為流行的一種纖維”。將PTT鏈段引入PET和PBT大分子中制備共聚酯顯然有著重要的理論意思和實際應(yīng)用價值。
　　 本論文利用直接酯化法合成了一系列不同配比的Poly(ethylene-co-trimethyleneterephthalate)(PETT)和Poly(trimethyl

2、ene-co-butyleneterephthalate)(PTBT)共聚酯。采用紅外光譜和核磁共振技術(shù)對共聚酯進行了結(jié)構(gòu)分析，結(jié)果表明:PETT和PTBT為無規(guī)嵌段聚合物:而且不論是PETT還是PTBT共聚酯，其中PTT鏈段的實際含量都要大于投料比。主要是因為:對PETT共聚酯而言，丙二醇羥基的活性比乙二醇羥基活性高，更容易與對苯二甲酸反應(yīng);而對于PTBT共聚酯，丁二醇生成四氫呋喃的副反應(yīng)消耗了一部分的丁二醇。根據(jù)13C-NMR結(jié)果計

3、算得到的各鏈段的平均序列長度表明:共聚酯中各鏈段的序列長度與其含量成正比，即含量高的組份具有更長的平均序列長度。但相比較而言，PTT序列長度較短，說明在共聚酯聚合過程中，PTT鏈段比PET或PBT鏈段更傾向于發(fā)生交替反應(yīng)。
　　 利用差示掃描量熱儀(DSC)討論了不同降溫速率下熔體冷卻過程和二次升溫過程中PETT和PTBT共聚酯的結(jié)晶和熔融行為。PTT含量高（超過30％）的共聚酯難以在熔體冷卻過程中結(jié)晶，而能夠在二次升溫過程中發(fā)

4、生結(jié)晶。而且WAXD和固體13C-NMR表明:PETT和PTBT共聚酯結(jié)晶時，PET和PTT以及PBT和PTT鏈段并沒有形成共晶，結(jié)晶主要是富集相對應(yīng)的鏈段參與并完成。謝樂公式計算得到的晶粒尺寸與從POM中直接觀察到的尺寸相吻合，即PTT富集的PETT共聚酯生成的球晶尺寸較大;而對PTBT共聚酯，當(dāng)任一組分（PBT鏈段或PTT鏈段）含量比較少時，共聚酯形成的晶粒較小，當(dāng)兩組分鏈段的比例相當(dāng)時，共聚酯形成的晶粒尺寸較大。
　　 論

5、文中重點考察了PETT和PTBT共聚酯的非等溫結(jié)晶行為，利用不同的動力學(xué)模型處理了共聚酯的非等溫結(jié)晶過程，并與純PET、PTT和PBT的非等溫結(jié)晶行為進行了對比，發(fā)現(xiàn)Avrami模型、結(jié)合Avrami和Ozawa方程的模型都能很好地描述共聚酯的非等溫結(jié)晶過程，但Ozawa模型不適用本研究體系。本文各體系的非等溫結(jié)晶過程的Avrami方程的結(jié)果表明:PETT的結(jié)晶速率常數(shù)Zc介于對應(yīng)的純組份PET和PTT之間，隨PTT含量的增加，Zc增大

6、;而PTBT的Zc值則小于它對應(yīng)純組份PBT和PTT的Zc值。對PETT和PTBT共聚酯，Avrami指數(shù)在3～4之間，可以認(rèn)為PETT和PTBT是按均相成核，三維生長方式結(jié)晶的。結(jié)合Ziabicki結(jié)晶動力學(xué)參數(shù)Gc以及結(jié)晶活化能數(shù)值，得到了共聚酯結(jié)晶能力的順序為PETT共聚酯:PTT＞PETT-85＞PETT-15＞PET;PTBT共聚酯:PBT＞PTT＞PTBT-15＞PTBT-30。
　　 對共聚酯流變性能的研究表明，P

7、ETT和PTBT共聚酯熔體與純組份熔體一樣，呈現(xiàn)典型的切力變稀行為。在相同溫度下，共聚酯的剪切應(yīng)力和粘度均小于它們對應(yīng)的純組分的剪切應(yīng)力和粘度。共聚酯的粘流活化能Eη介于它們對應(yīng)的兩純組分的Eη之間，PETT共聚酯的Eη要比PTBT共聚酯的Eη大。在同一溫度下，共聚酯的非牛頓指數(shù)也介于它們對應(yīng)的純組分之間。
　　 采用常規(guī)熔融紡絲設(shè)備對PETT和PTBT共聚酯進行了熔融紡絲，共聚酯中當(dāng)PTT含量小于30％時，共聚酯纖維呈現(xiàn)出優(yōu)良

8、的紡絲拉伸性能。對紡制的纖維進行力學(xué)性能和染色性能的分析，結(jié)果顯示，PETT纖維的斷裂強度可達(dá)3.0cN/dtex以上，而PTBT纖維的斷裂強度在2.7～2.9cN/dtex之間。不管是PETT還是PTBT共聚酯纖維，它們的回彈性能都比純PET纖維的回彈性好，PETT的急、緩回彈性達(dá)到PTT纖維的66％和79％，PTBT共聚酯纖維的彈性回復(fù)率優(yōu)于PETT共聚酯纖維，急、緩回彈性分別是PTT的82％和84％。兩共聚酯纖維均可采用常壓沸染，