基于PTT共聚酯的合成、表征、結構與性能研究.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對共聚酯進行了結構分析，結果表明: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;而對于PTBT共聚酯，丁二醇生成四氫呋喃的副反應消耗了一部分的丁二醇。根據(jù)13C-NMR結果計

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。
　　 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晶，而能夠在二次升溫過程中發(fā)

4、生結晶。而且WAXD和固體13C-NMR表明:PETT和PTBT共聚酯結晶時，PET和PTT以及PBT和PTT鏈段并沒有形成共晶，結晶主要是富集相對應的鏈段參與并完成。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，當兩組分鏈段的比例相當時，共聚酯形成的晶粒尺寸較大。
　　 論

5、文中重點考察了PETT和PTBT共聚酯的非等溫結晶行為，利用不同的動力學模型處理了共聚酯的非等溫結晶過程，并與純PET、PTT和PBT的非等溫結晶行為進行了對比，發(fā)現(xiàn)Avrami模型、結合Avrami和Ozawa方程的模型都能很好地描述共聚酯的非等溫結晶過程，但Ozawa模型不適用本研究體系。本文各體系的非等溫結晶過程的Avrami方程的結果表明:PETT的結晶速率常數(shù)Zc介于對應的純組份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，可以認為PETT和PTBT是按均相成核，三維生長方式結晶的。結合Ziabicki結晶動力學參數(shù)Gc以及結晶活化能數(shù)值，得到了共聚酯結晶能力的順序為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，共聚酯的剪切應力和粘度均小于它們對應的純組分的剪切應力和粘度。共聚酯的粘流活化能Eη介于它們對應的兩純組分的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)也介于它們對應的純組分之間。
　　 采用常規(guī)熔融紡絲設備對PETT和PTBT共聚酯進行了熔融紡絲，共聚酯中當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性能和染色性能的分析，結果顯示，PETT纖維的斷裂強度可達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、緩回彈性達到PTT纖維的66％和79％，PTBT共聚酯纖維的彈性回復率優(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，