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聚对苯二甲酸乙二醇酯/二氧化硅复合材料性能的研究

作　者: 蔡东
导　师: 张瑜
学　校: 东华大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 聚对苯二甲酸乙二醇酯 结晶 流变 表面张力 透明度
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）具有高的刚性、电绝缘性、耐热性和耐化学药品性等优良性能,已广泛应用于纤维、薄膜以及食品包装等领域。但由于PET片材表面能低和易发生粘连,在一定程度上阻碍了其在包装印刷中的应用。通常采用添加微米级的二氧化硅作为抗粘连剂来解决粘连问题,而很少考虑其对PET片材表面张力的影响。本文采用三种不同表面特性的纳米二氧化硅作为添加剂,通过对聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）/二氧化硅体系的研究,旨在提高这种材料的综合性能,进一步扩大其应用范围,为PET/SiO2纳米复合材料的开发提供可靠的基础数据,具有很强的实际应用意义。本论文以三种不同表面特性二氧化硅和聚对苯二甲酸乙二醇酯为原料,采用双螺杆挤出机熔融共混法制备了PET/SiO2纳米复合材料,并用SEM对纳米二氧化硅的分散性进行了表征。采用DSC方法研究了PET/SiO2共混体系的非等温结晶动力学;采用ARES-RFS平板流变仪测定了PET/SiO2共混体系的流变行为;对PET/SiO2共混体系的力学性能及片材的表面张力和光学性能作了初步的研究。主要的结果归纳如下;首先采用熔融共混的方法制备了PET/SiO2纳米复合材料,并用SEM对纳米二氧化硅的分散性进行了表征。结果表明,经过表面处理的纳米二氧化硅在PET中分散性良好,表现出较小的粒径,大部分粒径分布在100～200nm之间,而未经表面处理的纳米粒子则出现了团聚现象,分散性较差。采用DSC研究了PET/SiO2共混体系的非等温结晶行为,并采用Jeziomy法和莫志深法对其非等温结晶动力学进行处理。结果表明,纳米SiO2的表面特性对PET的结晶行为影响很大。三种纳米二氧化硅均起到了成核剂的作用,提高了PET的结晶温度和结晶度;未表面处理的SiO2（M-5）和经六甲基二硅氮烷处理的SiO2（TS-530）的影响几乎相同,而经二甲基硅油充分处理的SiO2（TS-720）的影响最大。Jeziorny方法适用PET/SiO2纳米复合材料的非等温结晶动力学分析,而Ozawa则不适用于PET/SiO2纳米复合材料的非等温结晶动力学分析。采用ARES-RFS平板流变仪测定了PET/SiO2纳米复合材料的流变特性。结果表明,纳米二氧化硅的表面特性对体系的粘度影响不同;未经表面处理的二氧化硅提高了体系的粘度、储能模量和损耗模量,而经过表面处理的纳米二氧化硅均降低了体系的表观粘度、储能模量和损耗模量,与经过六甲基二硅氮烷处理的纳米二氧化硅相比,经过二甲基硅油处理的纳米二氧化硅对PET的影响程度更大。分别采用接触角测量仪和临界表面张力测试液测定了PET/SiO2复合片材的接触角和临界表面张力,并根据公式由接触角计算出片材的表面张力。结果发现;二氧化硅提高了PET片材的表面张力,尤其是没有经过表面处理的SiO2,而经过表面处理的纳米二氧化硅对PET片材的表面张力影响不大。最后对纳米改性聚酯树脂的力学性能以及由该树脂制备的片材的光学性能进行了研究。实验结果表明,经过表面处理的二氧化硅提高了PET的拉伸强度,而未经处理的二氧化硅却降低了上述性能;纳米二氧化硅的加入影响了PET片材的透明性,尤其是二甲基硅油处理的纳米二氧化硅影响最大,这归因于SiO2的成核效应提高了PET的结晶度,致使PET片材的透明性下降。

全文目录


摘要  5-8
ABSTRACT  8-13
第一章 绪论  13-26
  1.1 聚合物基纳米复合材料  13-14
  1.2 聚合物基无机纳米复合材料制备方法  14-16
  1.3 纳米二氧化硅及其复合材料的研究  16-20
  1.4 塑料片材印刷的影响因素  20-24
  1.5 课题来源及主要研究内容  24-26
第二章 PET/纳米SiO_2复合材料制备及其力学性能研究  26-33
  2.1 前言  26
  2.2 试验部分  26-28
  2.3 结果与讨论  28-32
  2.4 本章小结  32-33
第三章 PET/SiO_2纳米复合材料的非等温结晶动力学研究  33-43
  3.1 引言  33-34
  3.2 实验部分  34
  3.3 结果与讨论  34-42
  3.4 本章小结  42-43
第四章 PET/SiO_2纳米复合材料的流变性能研究  43-51
  4.1 前言  43
  4.2 试验部分  43-44
  4.3 结果与讨论  44-50
  4.4 本章小结  50-51
第五章 PET/SiO_2片材的表面性能研究  51-61
  5.1 前言  51
  5.2 实验方法  51-52
  5.3 理论分析及测试方法表征  52-55
  5.4 结果与讨论  55-59
  5.5 本章小结  59-61
第六章 全文总结  61-62
参考文献  62-70
致谢  70-71
硕士期间发表的学术论文  71

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 复合材料 > 非金属复合材料
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