聚醚酯共聚物及碳納米管復(fù)合材料的研究.pdf

1、聚對(duì)苯二甲酸丙二酯(Polytrimethylerie terephthalate，簡(jiǎn)稱PTT)是一種新型半結(jié)晶性高分子，其熔體結(jié)晶行為吸引了廣泛關(guān)注。目前，國(guó)內(nèi)外已有大量關(guān)于均聚PTT、共混PTT和無規(guī)PTT熔體結(jié)晶的研究，但結(jié)構(gòu)較為規(guī)整的PTT共聚物的熔體結(jié)晶行為和形貌的研究很少系統(tǒng)報(bào)道。在本文中，我們選擇不同分子量的聚乙二醇(PEG)作為第二結(jié)構(gòu)單元，通過酯交換和混縮聚兩個(gè)階段合成了室溫單結(jié)晶和雙結(jié)晶PTT-PEG共聚物，研究了它

2、們的相形態(tài)、結(jié)晶行為和形貌。另外，我們通過原位聚合制備了PTT-PEG共聚物/碳納米管復(fù)合材料。研究了碳納米管對(duì)共聚物基體結(jié)晶、流變、力學(xué)和電學(xué)性能的影響。
　　 選用分子量為300～4000g/mol的PEG，通過熔融混縮聚合成了兩類室溫單結(jié)晶PTT-PEG共聚物(PTG)。第一類PTG是指共聚物中PEG分子量不同但含量基本相同。SAXS、1H NMR、DSC、AFM和TEM結(jié)果表明，在這類共聚物中，PEG分子量越高，PTT段

3、平均序列長(zhǎng)度越長(zhǎng)，微相分離越明顯。所有共聚物都能在一定溫度范圍形成環(huán)帶球晶，在相同溫度等溫結(jié)晶時(shí)，環(huán)帶間距隨PEG分子量的增大而減小。第二類PTG是指共聚物中PEG分子量相同(4000g/mol)但含量不同。1H NMR和DSC結(jié)果表明在這類共聚物中，隨PEG含量增大，PTT段序列長(zhǎng)度降低，表現(xiàn)為熔點(diǎn)降低。POM結(jié)果表明在相同溫度等溫結(jié)晶時(shí)，環(huán)帶間距隨PEG含量的增大而增大；非等溫結(jié)晶形貌也強(qiáng)烈依賴于降溫速率，當(dāng)降溫速率較慢時(shí)(如2.5

4、℃/min)，形成無環(huán)球晶，當(dāng)降溫速率較快時(shí)(如40℃/min)，形成混合的球晶形貌，球晶中間為無環(huán)球晶，外圍為間距逐漸減小的環(huán)帶球晶，且降溫速率越大，中間無環(huán)球晶尺寸越小。
　　 以分子量為10000g/mol的PEG作為第二結(jié)構(gòu)單元，合成了室溫雙結(jié)晶PTT-PEG共聚物。共聚物的相形態(tài)依賴于共聚物的組成，當(dāng)PEG含量較高時(shí)，為微相分離結(jié)構(gòu)，當(dāng)PEG含量較低時(shí)，表現(xiàn)為宏觀相分離。共聚物中PTT段的結(jié)晶形貌受PTT段含量影響較大

5、，在相同溫度等溫結(jié)晶時(shí)，PTT段含量越高，環(huán)帶間距越小。原位WAXD證實(shí)了共聚物的順序結(jié)晶行為。原位POM結(jié)果表明，當(dāng)共聚物中低熔點(diǎn)的PEG段完成結(jié)晶后，對(duì)先結(jié)晶的PTT的形貌沒有明顯影響。
　　 原位聚合法制備了PTT-PEG共聚物/碳納米管復(fù)合材料。TEM結(jié)果表明碳納米管接枝聚乙二醇后分散性得到了較大提高，當(dāng)碳納米管含量低于1wt％時(shí)，以單根管的狀態(tài)分散在基體中。DSC結(jié)果表明，碳納米管對(duì)PTT段和PEG段的結(jié)晶行為都有影響