PP-回收PET共混物的形態(tài)與性能研究.pdf

1、本文以聚丙烯(PP)為基體，回收聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(r-PET)為分散相，聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐(PP-g-MA)、聚丙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯(PP-g-GMA)和乙烯一辛烯共聚物接枝馬來(lái)酸酐(POE-g-MA)為相容劑，在雙螺桿擠出機(jī)上制備了PP/r-PET、r-PET/PP-g-MA、r-PET/PP-g-GMA、PP/r-PET/PP-g-MA、PP/r-PET/PP-g-GMA和PP/r-PET/PP-g-MA/PP-g-GM

2、A一系列共混物，用多種技術(shù)方法研究了上述PP/r-PET系列共混物的形態(tài)、非等溫結(jié)晶與熔融行為、流變行為和力學(xué)性能等。在此基礎(chǔ)上，采用納米碳酸鈣負(fù)載β-晶成核劑，首次制備了未增容β-成核PP/r-PET共混物和PP-g-MA、PP-g-GMA、POE-g-MA和EVA-g-MA(乙烯-醋酸乙烯共聚物接枝馬來(lái)酸酐)分別增容β-成核PP/r-PET共混物，用差示掃描量熱儀(DSC)和廣角X射線衍射(WAXD)詳細(xì)研究了r-PET、相容劑及其

3、含量、熔融溫度與時(shí)間以及降溫速率對(duì)β-成核PP/r-PET共混物中PP的非等溫結(jié)晶行為、熔融特性和β-晶含量的影響，探討了PP/回收PET共混物中PP的β-晶高含量化的方法。主要研究結(jié)果如下： (1)未增容PP/r-PET共混物的相界面作用較差，且r-PET含量越高，r-PET分散相尺寸越大，相分離越嚴(yán)重。PP-g-MA和PP-g-GMA均可提高PP/r-PET共混物的相容性，降低r-PET的尺寸。PP-g-MA和PP-g-GM

4、A用量高，共混物的相容性更好。用紅外光譜法證明了PP-g-MA和PP-g-GMA的活性官能團(tuán)與r-PET的端基(-OH和-COOH)發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。 (2)PP/r-PET共混物的非等溫結(jié)晶行為、熔融特性與界面作用有關(guān)。對(duì)于未增容共混物，PP和r-PET存在相互異相成核誘導(dǎo)作用，使PP和r-PET結(jié)晶溫度提高。在r-PET/相容劑共混物中，r-PET結(jié)晶溫度隨著PP-g-MA含量增加而降低，但受PP-g-GMA含量的影響較小，表

5、明PP-g-MA與r-PET端基化學(xué)反應(yīng)較PP-g-GMA與r-PET的強(qiáng)。在PP-g-MA增容共混物和PP-g-GMA增容共混物中，相容劑含量對(duì)PP結(jié)晶溫度影響不大，POE-g-MA增容可提高共混物中PP的結(jié)晶溫度。PP-g-MA增容共混物中的r-PET熔融溫度比PP-g-GMA增容的低，也表明PP-g-MA與r-PET端基化學(xué)反應(yīng)較PP-g-GMA與r-PET的強(qiáng)。熔融溫度提高，PP/r-PET共混物中PP結(jié)晶與熔融峰溫降低，r-P

6、ET熔融峰形、熔融峰溫與熔融溫度有關(guān)。在260℃下熔融，熔融時(shí)間對(duì)PP/r-PET共混物的非等溫結(jié)晶與熔融行為無(wú)明顯影響。偏光顯微鏡(POM)觀察到未增容和增容共混物中PP的球晶尺寸和完善性都比純PP的低，非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)r-PET可提高PP的結(jié)晶速率，表明r-PET對(duì)PP結(jié)晶存在異相成核誘導(dǎo)作用。共混物中PP結(jié)晶速率從高到低為：PP/r-PET/PP-g-GMA ＞ PP/r-PET ＞PP/r-PET/PP-g-MA＞PP。

7、 (3)PP/r-PET共混物的穩(wěn)態(tài)剪切粘度和剪切應(yīng)力與共混物的組成、結(jié)構(gòu)、形態(tài)和剪切速率有關(guān)。在較高剪切速率下，r-PET的加入降低了PP的剪切粘度和應(yīng)力，提高PP的流動(dòng)性。PP-g-MA增容使PP/r-PET共混物的粘度提高，PP-g-GMA增容使PP/r-PET共混物的粘度降低，這與r-PET與相容劑間化學(xué)反應(yīng)及相容劑的粘度有關(guān)。剪切應(yīng)力-剪切速率曲線研究表明，r-PET使PP的剪切變稀特性更明顯。隨著PP-g-MA含量的增加，P

8、P-g-MA增容共混物的非牛頓指數(shù)n先減小后保持不變，而PP-g-GMA對(duì)n值無(wú)明顯影響。共混物的動(dòng)態(tài)流變行為與共混物的組成、結(jié)構(gòu)、形態(tài)和剪切頻率有關(guān)，Cole-Cole曲線能反映出未增容共混物的形態(tài)與組成的關(guān)系，以及PP-g-MA和PP-g-GMA增容對(duì)共混物結(jié)構(gòu)的影響，研究結(jié)果與掃描電子顯微鏡(SEM)研究結(jié)果一致。 (4)r-PET的加入可提高PP的拉伸強(qiáng)度和模量、彎曲強(qiáng)度和模量，而且隨著r-PET含量增加而提高，但沖擊強(qiáng)

9、度降低。PP-g-MA增容提高PP/r-PET共混物的拉伸強(qiáng)度，但沖擊強(qiáng)度略微降低，PP/r-PET/PP-g-MA70/30/5共混物的拉伸強(qiáng)度比純PP的提高了17％。POE-g-MA增容提高PP/r-PET共混物的沖擊強(qiáng)度，但使拉伸強(qiáng)度略微降低。用PP-g-MA和POE-g-MA同時(shí)增容可解決用POE-g-MA增容使拉伸強(qiáng)度降低和用PP-g-MA增容使沖擊強(qiáng)度降低的矛盾，使共混物具有較高的強(qiáng)度和韌性。根據(jù)不同相容劑的復(fù)配，可制備出高

10、強(qiáng)度或高韌性的共混物。 (5)含β-成核劑的PP結(jié)晶主要形成β-晶，但r-PET加入使β-PP的結(jié)晶峰溫和β-晶含量降低，并且β-晶含量隨r-PET增加而降低。認(rèn)為與r-PET起到α-成核誘導(dǎo)作用，β-成核劑由于極性相互作用易溶解在r-PET相中有關(guān)。共混物中PP的α-晶熔融峰溫隨著共混物的熔融溫度的增加而降低，但r-PET含量、相容劑及其用量以及熔融時(shí)間對(duì)PP的熔融峰無(wú)明顯影響。Avrami法和莫志深法可用來(lái)分析β-成核PP/

11、r-PET共混物的非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)。 (6)未增容β-成核PP/r-PET共混物中的PP主要以α-晶存在，增容β-成核PP/r-PET共混物中β-晶含量取決于相容劑類型。PP-g-MA增容共混物中的PP主要以β-晶存在，PP-g-GMA增容可略微提高β-晶含量，POE-g-MA和EVA-g-MA增容對(duì)β-晶含量幾乎沒(méi)影響。認(rèn)為與相容劑/r-PET界面相互作用、相容劑/PP相容性有關(guān)。PP-g-MA增容能顯著提高共混物中PP的β-晶含量歸