PET的辐射接枝及引诱自增容增韧改性研究.pdfVIP

摘要 摘 要 聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET ）由于具有较高的机械强度、突出的耐化学性、 耐热性和优良的电性能，而广泛应用于薄膜、纺织纤维、包装材料和生物材料 等众多领域。但由于其表面惰性和缺口冲击强度差的缺点限制了它在一些领域 的应用。γ-射线辐射诱导接枝共聚合反应作为一种新型的聚合物材料接枝改性 方法已成功应用于一些功能性材料的研发与生产。因此，本论文把γ-射线辐射 诱导接枝聚合法应用于PET 材料的接枝改性中，改善了其表面性能，并提出了 PET 辐射诱导自增容的概念，采用辐射接枝的方法制备了PET 的共混增容剂， 构筑新型的PET 增韧体系，并取得了以下研究成果： 1. 利用γ-射线辐射诱导接枝聚合反应，实现了丙烯酸羟乙酯（HEA ）和甲 基丙烯酸缩水甘油酯（GMA ）单体在PET 薄膜上的接枝聚合。相对于其它方法， 如等离子体辐射和紫外辐射接枝法等，这种方法简单易行，且所得到的接枝率 较高。当PET 膜表面接枝HEA 单体后，PET 膜的接触角从原始的69.5°下降到 37.1°，提高了其表面亲水性。对于GMA 单体，其在PET 膜表面的最高接枝率 可达418% 。高活性环氧基团的引入，为PET 材料的进一步功能化打下了基础。 2. 从利用辐射接枝聚合反应合成PET 自增容剂的目的出发，研究了丙烯酸 正丁酯（BA ）单一单体和丙烯酸正丁酯与苯乙烯（St ）混合单体在PET 薄膜上 的辐射诱导接枝反应及其热力学性质。（1）对于BA 单体的辐射接枝聚合，由 于其辐射化学产额较高，反应在醇类溶剂和外加阻聚剂的条件下进行。实验证 明，以甲醇为溶剂，阻聚剂FeSO4 浓度为0.9 wt% ，BA 浓度为25 wt% ，剂量率 为0.83 kGy/h ，吸收剂量为35 kGy 时，接枝率达到最大值22.1% 。由于柔性PBA 侧链和PET 主链间微相分离的发生，PET-g-PBA 接枝共聚物膜中的PET 和PBA 的玻璃化转变温度与各自均聚物的玻璃化转变温度近乎相同。因为PET-g-PBA 接枝共聚物中含有PET 和PBA 两种高分子链结构，有望作为PET 与弹性体（如 丙烯酸酯橡胶）共混物的自增容剂，以提高PET 复合材料的冲击韧性；（2 ）对 于BA 和St 混合单体的辐射接枝聚合，研究了接枝共单体组成、吸收剂量对接 枝率和接枝共聚物组成的影响。实验证明，在BA/St 摩尔比为4/1 时，剂量率 为1.46 kGy/h，吸收剂量为35 kGy 时，总接枝率为37.4%，其中PBA 和PS 各 自的接枝率分别为21.8%和 15.6%。由于柔性接枝共聚物侧链与PET 大分子主 链间有较好的相容性，PET 的Tg 随着接枝分子链化学组成的不同而有不同程度 的降低。由于接枝共聚物的组成及柔韧性可以通过接枝条件的控制来进行调整， 所制备的PET-g-P(BA-co-St)接枝共聚物有望作为PET 辐射接枝改性增容剂来构 I 摘要 筑新型的PET 增韧体系。 3. 丙烯酸在PET 薄膜上的辐射接枝及纳米银抗菌杂化膜的制备。首先通过 γ-射线辐射诱导接枝聚合反应制备了PET-g-PAA 共聚物薄膜，然后利用物理吸 附和化学还原的方法将银纳米粒子成功地负载在PET-g-PAA 薄膜表面。热失重 分析表明负载的银纳米粒子的量在20-36 wt%之间，可以通过控制PAA 在PET 薄膜上的接枝率来调整。抗菌实验结果表明，PET-g-PAA/Ag 杂化膜在一小时内 达到对大肠杆菌(E. coli) 100% 的杀菌效率，并且具有高效的稳定性。此方法提 供了一种简便制备具有高效抗菌性能的PET 材料的新途径。 4. 研究了PET 辐射接枝共聚物（PET-g-PAA ）对增韧PET/弹性体（ST2000 ） 复合材料性能的影响。将通过辐射接枝聚合制备的PET-g-PAA 以一定比例加入 到PET 与弹性体增韧剂ST-2000 的共混体系中，利用熔融加工时的接枝反应， 提高了不相容两相的界面相容性。通过对复合材料冲击断面的SEM 观察发现， 其界面的微观结构出现了微纤状的塑性变形突起，且断面粗糙，由脆性断裂转 变为韧性断裂。当加入6 wt%的PET-g-PAA 时，PET 复合材料缺口冲击韧性由 2 2