PP-活性rPET原位成纖復合材料.pdf

1、原位成纖復合技術(shù)由于具有不需預先紡制纖維,纖維在復合材料中易于均勻分散,廢舊制品回收利用時依然可以原位成纖,性能保留率高等優(yōu)點,已是國內(nèi)外樹脂基復合材料研究的熱點。對于聚丙烯(PP)這一大品種通用塑料,為了提高其性能,能夠作為工程塑料使用的研究工作中,用成纖性能好的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)與PP原位成纖復合制備PP/PET原位成纖復合材料,已受到國內(nèi)外的關(guān)注。但采用的PET大多為新PET。隨著PET在包裝領(lǐng)域中的應用迅速擴展,廢舊

2、PET(rPET)的產(chǎn)生量急劇增長,rPET的回收利用問題也就日益突出,如若選用rPET代替新PET作為成纖材料制備PP/rPET原位成纖復合材料,對于PP的工程塑料化及節(jié)能減排、廢棄物資源化、保護環(huán)境具有重要意義。本文選用PET紡絲下腳料作為成纖材料制備PP基原位成纖復合材料。
　　 借鑒樹脂/宏觀纖維復合材料高性能化應具有適度柔性強界面結(jié)合、纖維異形化等的結(jié)構(gòu)特征,基于PP與rPET熱力學相容性差及原位成纖復合微纖是“就地”

3、形成的工藝特點,本工作提出如下的研究思想:首先向rPET中引入能與rPET反應的反應性增容劑(RC),制備出活性rPET(A-rPET),,將PP和A-rPET。熱機械共混,于原位成纖復合過程中,在能效應和熵效應驅(qū)使下,A-rPET形成異形微纖的同時,其中的RC向界面區(qū)擴散自組裝于界面區(qū),構(gòu)成適度柔性強界面結(jié)合,也就是說,只有制備出具有這些結(jié)構(gòu)特征的PP/A-rPET原位成纖復合材料,才能呈現(xiàn)出綜合優(yōu)良的力學性能。
　　 基于此

4、,本工作以PP、彈性體、含有環(huán)氧官能團的反應性單體和輔助單體為主要原料,采用熱機械反應性擠出的工藝制備出反應性增容劑RC,用RC和rPET反應性共混制備出活性rPET,即A-rPET,將PP與A-rPET進行原位成纖復合,制得PP/A-rPET原位成纖復合材料。研究了不同復合工藝制得的原位成纖復合材料的力學性能、熔體流動性、熔融及結(jié)晶行為,并對RC、rPET、A-rPET、原位成纖復合材料的化學結(jié)構(gòu)、及不同復合工藝制得的原位成纖復合材料

5、的微纖形態(tài)、斷面形態(tài)等進行了表征。得到如下主要結(jié)果與結(jié)論:
　　 (1)RC中兩單體大部分以均聚物和共聚物的形式存在,小部分以接枝或橋鏈的形式存在于PP、彈性體、PP與PP、PP與彈性體、彈性體與彈性體之間。隨著兩單體總用量的增加,兩單體的表觀轉(zhuǎn)化率和接枝架橋效率逐漸增大,當RC中兩種單體總用量為0.06 mol時,兩單體的表觀轉(zhuǎn)化率和接枝架橋效率分別為75.1％和3.9％。
　　 (2)與不增容一步法和增容一步法相比,

6、兩步法1和兩步法2制備的PP/A-rPET1和PP/A-rPET1/RC中rPET微纖表而比較粗糙,有較多的白色突出物,沖擊斷面拔出的rPET微纖均有一定程度的變形,微纖根部沒有空化現(xiàn)象,rPET微纖與基體PP界面結(jié)合較好,其中兩步法2制備的原位成纖復合材料,rPET微纖異形化更為嚴重,沖擊斷面拔出的rPET微纖發(fā)生很大程度的變形,RC多數(shù)都能自組裝到界面區(qū),一方面與rPET形成化學鍵連接,一方面在rPET微纖與PP基體間形成結(jié)合力強的

7、適度柔性界面層。
　　 (3)不增容一步法和增容一步法制備的原位成纖復合材料的拉伸屈服應力(TYS)和彎曲彈性模量(FM)基本保留在PP的水平,懸臂梁缺口沖擊強度(NIIS)分別為純PP的48％和53％;兩步法1和兩步法2制備的原位成纖復合材料各項力學性能均有提高,其中外加2.5％的RC兩步法2制備的PP/A-rPET1/RC綜合力學性能最好,韌性得到很大提高的同時,剛性沒有降低,其TYS、FM、NIIS分別為純PP的1.00倍

8、、1.11倍、1.64倍,
　　 (4)四種原位成纖復合材料的熔體流動性與原料PP相比均變差。以固體形式存在、相對體積較大的rPET微纖以及rPET微纖與PP界面的改善程度是造成原位成纖復合材料熔體流動性降低的主要原因。
　　 (5)四種原位成纖復合材料中rPET微纖對PP基體的熔融行為影響不大,對PP的熱結(jié)晶行為有顯著影響,主要是以異相成核作用為主,PP基體熱結(jié)晶峰峰頂溫度比純PP高出9℃左右。RC的加入對原位成纖復合