生物基聚對苯二甲酸多元醇酯的合成及改性研究.pdf

1、自20世紀90年代起，聚酯纖維工業(yè)進入成熟期。常規(guī)聚酯纖維呈現(xiàn)市場競爭激烈、經濟效益下降趨勢。聚酯纖維主要石油原料的緊缺是聚酯纖維行業(yè)面臨更迫切的問題。因此，從行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的角度，必需尋找能替代石油基聚酯的新材料和新工藝，為行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供基礎保障，生物基產品是顯而易見的理想選擇。
　　相對石油基聚酯，本課題采用生物基乙二醇制備聚對苯二甲酸多元醇酯PDT。由于生物基乙二醇含有其它多元醇，對其加工和性能影響較大，而目前對此類生

2、物基聚酯相關的研究較少，限制了此種生物基產品的開發(fā)和應用。生物基聚酯經熔融紡絲制備的生物基PDT纖維，雖然染色性能有一定提高，但服用舒適性還需要進一步提高。
　　本課題采用生物基多元醇與PTA直接酯化，首次使用不同批次的生物基乙二醇合成生物基聚對苯二甲酸多元醇酯。在聚合第一酯化階段添加含多羥基結構的第三單體山梨醇(Sorbitol)，或第四單體聚乙二醇(PEG-2000)和納米氧化鋅(ZnO)經熔融紡絲獲得生物基及改性生物基聚酯纖

3、維，旨在改善生物基聚酯的親水抗靜電等性能，其主要研究內容和結論如下:
　　(1)采用氣相色譜與質譜聯(lián)對不同批次生物基多元醇成分進行分析，并對生物基聚酯的聚合工藝進行探索，利用FTIR對其結構進行分析，TGA、DSC對其熱性能進行分析，并采用表面接觸角表征切片的親水性能。結果表明，生物基聚酯的聚合工藝需要更長的反應時間以及更高的出料功率。改性單體的添加會使得生物基聚酯樣品特性粘度下降。生物基聚酯熔點Tm較石油基聚酯低5～10℃，并隨

4、著山梨醇的增加而上升。納米氧化鋅的加入也使得聚酯熔點上升，在含量為0.8wt％時達到最大值249℃。生物基聚酯比石油基聚酯熱穩(wěn)定性差，改性共聚酯的熱穩(wěn)定性隨著山梨醇的增加而上升。此外，生物基聚酯樣條對水具有潤濕性能，隨著山梨醇含量的增加，接觸角減小，潤濕性增大。
　　(2)運用了不同的結晶動力學理論對生物基聚酯及其改性聚酯的非等溫結晶動力學進行研究。由Mo方程擬合結果得知在單位時間要達到一定的結晶度需要更大的降溫速率，表明生物基聚

5、酯比石油基聚酯更不容易結晶。山梨醇、PEG和ZnO的添加使得改性生物基聚酯的結晶能力變弱。結果與Ziabicki理論中計算結晶能力Gc值變化相一致。
　　(3)采用熔融紡絲法制備了生物基以及改性生物基聚酯纖維，采用紡絲溫度為280℃，紡速為2800m/min的紡絲工藝?？疾炝瞬煌我约安煌男詥误w添加對生物基聚酯纖維性能的影響。結果表明生物基聚酯具強度普遍低0.5～1cN/dtex，但其親水性能較石油基聚酯更高。隨著共聚酯中山梨