高阻隔PET/MMT纳米复合材料的制备及表征

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聚对苯二甲酸乙二醇酯是目前最重要的一种聚酯,广泛地用于纤维,双向拉伸薄膜和聚酯瓶及各种包装容器。而在应用过程中高阻隔性作为PET包装材料的主要功能,日益受到人们的关注,并得到了迅速发展。本文通过两种方法来提高PET的阻隔性能,分别是(一)将改性的蒙脱土与PET单体通过原位聚合的方法制备PET/MMT纳米复合材料。(二)通过引入富含酰胺基团的新型羧酸引入到PET分子链中进行共聚合,合成了新型共聚酯,然后进一步将其与MMT通过原位聚合制备出高阻隔PET纳米复合材料。利用X射线衍射仪(XRD)、FT-IR以及TGA分别研究改性的有机蒙脱土的层间距变化、化学结构及热稳定性能。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)研究了蒙脱土在PET/MMT纳米复合材料中的分散状态;用差式扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜(POM)研究PET/MMT纳米复合材料和新型共聚酯及其纳米复合材料的结晶性能;通过热失重仪(TGA)研究了PET/MMT纳米复合材料和新型共聚酯及其纳米复合材料的热稳定性能。研究结果表明:(1)本文通过TDI、MDI二次改性PMMT(一次改性的蒙脱土)效果良好,异氰酸根的引入有效的改性了蒙脱土的侧羟基,增强了有机蒙脱土与聚合物的相容性,使蒙脱土在PET/MMT纳米复合材料以及新型共聚酯纳米复合材料中分散良好。(2)MMT的异相成核作用,加快了PET/MMT纳米复合材料中晶体成核速率,提高了材料的结晶温度。(3)新型共聚酯由于分子链中引入了酰胺基团,改变了分子链的构象,使得聚合物中氢键数目增加,提高了原有聚合物分子链间的致密性,从而提高聚合物的阻隔性。(4)MMT的引入提高了PET/MMT纳米复合材料和新型共聚酯纳米复合材料的热稳定性。而新型共聚酯由于引入了氢键分子间作用力加强也增强了聚酯的热稳定性。(5)PET/MMT纳米复合材料与纯PET一样,随着降温速率的增加,样品的热结晶峰都向低温偏移,且结晶峰面积增加,要达到相同的相对结晶度在更低的温度、更长的时间条件下才能够完成。同一样品在相同时间内要达到更高的结晶度所选取的冷却速率越大,样品结晶在低速率下更快完成。(6)PET/MMT纳米复合材料和新型共聚酯及其纳米复合材料提高了聚酯的阻隔性能。
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