具有優(yōu)良剛性韌性的廢舊PET基工程塑料.pdf

1、隨著聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(Poly(ethylene terephthalate,PET)在包裝領(lǐng)域中用量迅速增長(zhǎng),廢棄PET(rPET)的量也在以大體相同的速度增加。rPET的回收利用已成為節(jié)能減排、廢棄物資源化的重要課題?；趓PET仍具有高剛性、高耐熱性及化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)良性能,近年來國(guó)內(nèi)外日益重視對(duì)rPET進(jìn)行改性使其作為工程塑料使用的研發(fā)工作。尤其對(duì)于工程塑料消費(fèi)量大而又主要依賴進(jìn)口的我國(guó),將rPET工程塑料化,更具有重要的經(jīng)濟(jì)

2、、社會(huì)意義。
　　rPET工程塑料化要解決兩方面的科學(xué)技術(shù)問題:其一,增韌;其二,改善結(jié)晶行為,使其能在較低模溫下成型加工。研究工作有了較大的進(jìn)展,但是還存在如何在韌性大幅度提高的同時(shí)剛性(拉伸屈服應(yīng)力、彎曲彈性模量)不降低或也顯著提高等尚待解決的科學(xué)技術(shù)問題。為了使研制出的廢舊PET基工程塑料呈現(xiàn)出韌性、剛性皆優(yōu)的性能,本工作提出了應(yīng)具有的結(jié)構(gòu)特征的構(gòu)思:引入能提高韌性的強(qiáng)韌性組分和能提高剛性的剛性組分;強(qiáng)韌性組分含有既能與剛性

3、組分的表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)又能與rPET發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的官能團(tuán);通過自組裝,強(qiáng)韌性組分能夠富集于rPET與剛性組分的界面區(qū),形成結(jié)合強(qiáng)度高的適度柔性界面。
　　基于此,本工作以高密度聚乙烯、丁苯彈性體、乙丙彈性體、含環(huán)氧官能團(tuán)的架橋劑(表示為C)及輔助架橋劑(表示為S)等為主要原料,采用“聚合橋連接、反應(yīng)性混配”技術(shù),研制出了反應(yīng)性多功能母料(Reactive multifunctional master batch,R-MFMB),將

4、R-MFMB與rPET、玻璃纖維(GF)進(jìn)行熱機(jī)械反應(yīng)性共混,制備出了綜合力學(xué)性能優(yōu)良的廢舊PET基工程塑料(rPET/R-MFMB/GF復(fù)合材料)。應(yīng)用分級(jí)提取、IR、TEM、PLM、力學(xué)性能測(cè)定等分析測(cè)試技術(shù)和儀器設(shè)備對(duì)R-MFMB的化學(xué)結(jié)構(gòu)和組成、熔體流動(dòng)性和復(fù)合材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)、形態(tài)結(jié)構(gòu)、結(jié)晶形態(tài)、力學(xué)性能、熔體流動(dòng)性等進(jìn)行了表征,得到如下主要結(jié)果和結(jié)論:
　　(1)R-MFMB由未反應(yīng)的HDPE、彈性體,HDPE大分子/彈

5、性體大分子與兩種架橋劑的接枝共聚物,HDPE大分子/彈性體大分子由架橋劑的橋鏈連接的接枝共聚物,HDPE大分子/彈性體大分子由架橋劑的橋鏈連接的交聯(lián)共聚物以及兩種架橋劑的均聚、共聚物組成。
　　(2)隨著制備R-MFMB時(shí)含有環(huán)氧官能團(tuán)的架橋劑所占比例的增加,R-MFMB中環(huán)氧官能團(tuán)的含量Tc逐漸增大,架橋劑的表觀轉(zhuǎn)化率Ta先增大后減小;兩種架橋劑總用量增加,R-MFMB中環(huán)氧官能團(tuán)的含量Tc逐漸增大,架橋劑的表觀轉(zhuǎn)化率Ta逐漸減

6、小。
　　(3)隨著R-MFMB含量的提高,rPET/R-MFMB的懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度大幅度提高;而彎曲模量和拉伸屈服應(yīng)力略有降低。隨著制備R-MFMB時(shí)含環(huán)氧官能團(tuán)的架橋劑比例的增大,rPET/R-MFMB的懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度、彎曲模量和拉伸屈服應(yīng)力都是先升高后降低;兩種架橋劑總用量增大,rPET/R-MFMB的懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度大幅度提高,而彎曲模量和拉伸屈服應(yīng)力略有降低。
　　(4)rPET/R-MFMB/GF復(fù)合材料

7、中R-MFMB含有的環(huán)氧官能團(tuán)既與rPET的端-OH、-COOH發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),又與GF表面的-NH2發(fā)生了化學(xué)反應(yīng);R-MFMB富集于rPET與GF的界面區(qū),形成了結(jié)合強(qiáng)度高的適度柔性界面。
　　(5)隨著R-MFMB含量的增加,rPET/R-MFMB/GF復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能先升高后降低。隨著GF含量的增加,rPET/R-MFMB/GF復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能逐漸升高。組成為55/15/30的rPET/R-MFMB/GF復(fù)合材