pet／clay納米復合材料

1、2 0 0 3 年第 1 7 卷第 4期 化工縱橫( ( C o mm e n t s&R e v i e wsi nC ． I ． 》P E T ／ c l a y 納米 復 合材料 刑麗華 麻小 雷 “任桂 蘭李華維 王 剛李青 山( 齊 齊哈 爾大 學化 學 與化學 工程 學 院 ， 黑龍 江 1 6 0 0 6 ； *浙 江 黃巖百 得 塑業(yè)有 限公 司 ， 浙江 3 1 8 0 2 0 ；**浙 江黃巖 模具 二

2、廠 ， 浙 江 3 1 8 0 2 0 )摘要 聚酯瓶在工程 塑料和工業(yè)纖維領域有潛在 的應用前景 。討論 丁聚對苯 二 甲酸 乙二醇酯 ( P E T ) ／ 層狀 硅酸鹽 ( 蒙 脫 土) 納米復合材料 的制備技術 和新材料的結構與性能特 征 ， P E T的縮聚反 應 ， 利用 D S C 、 WA X D、 S A L S 、 和偏光 顯微鏡 測定 了 P E T ／ 蒙 脫土的結晶速率和結 晶形態(tài) ， 說明 P E T ／ 蒙

3、脫 土有著 很快 的結 晶速率 ， 不能 生成球 晶結構 ， 一般 只能生 成結構不完整的微 晶體 。關鍵詞 P E T 蒙 脫土 納米復合材料 聚酯瓶 聚對 二 苯 二 甲酸 乙 二 醇 酯 ( P E T ) 是 一 種 用 途 廣 泛 、 產 量很 大 的高分 子材 料 ， 主要 用 于纖維 、 瓶和 薄膜 領域 ， 在其 他 領 域 的 應 用 只 占其 總 消 費 量 的 1 ． 6 ％。目前 我 國非纖 維用 P E T的生

4、 產 能力 為 6 4． 9萬 t ／ a ， 因 此開發(fā) 其 他領域 P E T的 應 用成 為 目前 行業(yè) 關 注 的 熱 點 。 由于 P E T 目前 在 應 用 方 面存 在 三 大 制 約 因 素 ：熔 體強度 差 ， 結 晶速度 較慢 ， 尺 寸穩(wěn) 定性 差 ， 因而不 能 滿 足工 業(yè)上 快速 注塑 成 型的需 要 。有鑒 于此 ， 世 界上 各 大公 司紛 紛在 快速 結 晶化 助 劑 的開 發(fā) 上投 人 大 量 人力

5、 、 物力 、 財 力 ， 開 發(fā) 出 了 各 具 特 色 的 快 速 結 晶助 劑 ， 并在此基礎上推 出了各 自的商品化 P E T工程塑 料 產 品 ， 較 為 主 要 的 有 美 國 G E公 司 、 德 國 B A S F公 司 、 日本 三菱公 司 等 系 列玻 纖／ 礦 物 增 強 P E T工 程 塑 料 。這些 產 品都具 有 較高 的結 晶速 率 ， 但 在加 工過 程 中加入的成核劑價格昂貴 ， 成為制約其大規(guī)模應

6、用 的一 個 瓶 頸 。Ⅱ 墮塑墮塑 料 包 裝 材料 經 過 2 0多 年 的 發(fā)展 ， 新 產 品層 出不 窮 ， 目前 ， 市 場 上 1 8 ． 9d m 3 飲 水 桶 以 P V C 、 P E T為 主 ， P V C飲 水 桶 添加 劑 的毒性 問題 一 直是 有 爭 議 昀 ，而 P E T飲 水 桶 是 符 合 衛(wèi) 生 要 求 的 ， 但 由于 市 場秩 序 的混亂 ， 以次充好 ， 以舊料 冒充新料 ， 使桶裝細

7、菌含量 超標。桶裝水不合格 ， 桶料屬非食品級是 主要原 因，因此 ， 發(fā)展 食 品級 P C原 料 十分 緊 迫 。上 海 與 拜 耳 已 簽約建設 l 0 萬 t 級 P c樹脂 ， 預計 2 0 0 3 年第一期投 產 ． 年產 5萬 t ， 可 以緩 解 P C長 期靠 進 口的局 面 。近 幾年 ， P C飲 水桶 發(fā)展 很 快 ， 僅 上海 、 廣 東 兩 地 矩 產 量 就超過 50 0 0萬個。因此， 隨著 國內原料投

8、嚴 ， 發(fā)展 P C飲 料 瓶將 是一 個機 遇 。塑料在 無 菌包裝 中的應用 ， 給無菌 包裝 技術 的發(fā) 展 提供 了廣 闊天地 。所謂 無 菌包裝 ， 是 將經 過 殺菌 的 [ 2 ] 張榮曾 ． 水煤 漿制漿技術 ， 北 京 ： 科學 出版社 ， 1 9 9 6 ． 1 0[ 3 ] 鄭 平． 煤炭腐植酸的生產和應用 ， 北京： 化學工業(yè)出版社 ，9 9 l ， 3I 收稿 日期 2 0 0 3 —0 2 —1 7 )De

9、v e l o p me n ta n du t i l i z a t i o no fJ i x iwe a t h e r e dc o a lh u mi ca c i dL iC h e n g l i nMaXi a o y a nYuHe( H e i l o n g j i a n gI n s t i t u t eo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ， J i x i1

10、5 8 1 0 5 ， C h i n a ；*N o r t hF e r t i l i z e rB r a n c ho fJ i x iMi n i n gG r o u pC o ． L t d ， J i x i1 5 81 0 0 ， C h i n a )Ab s t r a c tI nt h i sp a p e rt h eu t i l i z a t i o na n dd e v e l o p m e n

11、 to fh u mi ca c i dw e r ei n t r o d u c e da n da n a l y z e di no u rc o u n t r yA c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i c so fJ i x iw e a t he r e dc o a lh u mi ca c i d ， t hea d v & I l c ~, w e

12、 r e g i v e n．Ke y wo r d sw e a t h e r edc o a l ； h u mi ca c i d； d e v e l o p me n t ； u t i l i z a t i o n一 1 8 — 維普資訊 http://www.cqvip.com - 雹 置 圃2 0 0 3 年 第 1 7 卷 第 4 期化 工 縱 橫 { C o m m e n t s & R e v i

13、 e w si nC ． I ． 》地看 出 ， 反 映層 間距 的衍 射峰 ( 0 0 1 ) ， 從未 經處 理 的 2 e= 7 。 移 到 2 0=4 ． 55 。 。也 就 是 說 ， 層 間 距 從 1 ． 2n m增大到 1 ． 7n m。這 是 有 機 嗡離 子 交換 了堿 金 屬 陽離 子并 插入 層 間的結 果 。另 外 ， 隨著溶 劑體 系的極 性增 加 ， 衍 射 峰逐 漸 消 失 。這 意 味 著蒙 脫 土 層

14、 發(fā) 生 剝離 ，均勻 地 分散 在溶 劑 中 。A： 未 經 處 理 蒙 脫 土 ；B - “ F ： 經處理 的蒙脫土 ；從 B —F ： 溶劑的極性增加 。圖 1WA X D曲線 將取 出的 P E T ／ c l a y沿截 面 方 向 制成 超 薄 切 片 撓 在銅 網柵 上 ， 在高 杯 透 射 電鏡 下觀 察 ， 測 量 分 散 的蒙 脫 土層 厚 ， 并 進 行 統(tǒng) 計 計 算 。證 明蒙 脫 土 在 P E T中 的層

15、厚 最 可幾 分 布為 3 05 0B i n 。放 大 4 9萬倍 時一 個 層 厚近 5 0a m 的蒙 脫土 的形 態(tài) 。他是 有 大約 3 0個 單 細胞 層 組 成 ， 層 間 距 約 為 1 ． 7a m。這 與 WA X D 的 結果 完全 吻合 。‘依據 上 述結 果分 析 ， 從蒙脫 土 的分散 機理 看可 能 有機 嗡離子 修飾 劑插 入蒙 脫 土層 間 ， 交換 了其 層 間的 堿金 屬 陽離 子 ， 同 時增 大

16、 層 間距 離 。此 時 ， 聚合 用 單 體 對 苯二 甲酸 并不 能直 接插 入進 行原位 反 應 ， 而 只能 在 溶劑 的作 用 下 發(fā) 生層 剝 離 后 ， 進行 聚合 反應 ， 最 終 分 散 在 P E T基 體 中 。因此 為插 入剝 離型 。圖 2為 P E T ／ c l a y在 2 9 0o C熔 融 5m i n ， 然 后 以 1 6 0 o C ／ r a i n快 速 降 溫 至 3 0 c I ： ，

17、再 以 1 0c I ： ／ r a i n升 溫 的 D S C曲線 。P E T和 P E T ／ c l a y的 最 大 區(qū) 別 是 ， 前 者 在 1 5 0 c I ： 有冷卻結 晶峰 ， 其面積 比熔融峰面積略小。證 明在 這 樣 的冷 速 度 下 ， P E T都凍 結 為非 晶態(tài) 。而 P E T ／ c l a y在 同樣 的冷 速 度 下 的 D S C曲 線幾 乎 看不 出 一 2 0 一 冷結 晶峰 ， 它大

18、部 分都 凍 結為 晶態(tài) 和微 晶態(tài) 。t ( ℃ )A ： P E T ／ c l a y ； B： P E T圖 2P E T ／ c l a y 升 溫過 程的 D S C曲線 圖 3為 P E T 和 不 同 c l a y含 量 的 P E T ／ c l a y在 2 9 0 c I ： 熔融 5m i n后 ， 然 后 以 1 0 ~ C ／ m i n降 溫 結 晶 D S C曲線 ， 反 映結 晶速 率快 慢 的兩個

19、參數— — 過冷 溫度 和 半峰 寬 ( 結 晶 峰 高 度 一 半 時 的 寬 度 ) ， P E T分 別 是 1 9 5c I = 和 1 6 。 。而 P E T ／ c l a y 在 蒙脫 土含 量為 1 ％ 、 2 ． 5 ％ 和 4 ％ 的結 晶速 率 要 比 P E T快很 多 。而蒙 脫 土 含 量 不 同 ， 結 晶速 率略有 差別 。他 的規(guī) 律性 還須 積 累更 多 的數 據進 行分 析 。P E T ／ c

20、l a y 在 2 9 0o C充 分 熔 融 后 ， 以 1 6 0 c I ： ／ m i n快 速降溫 至 5 0 c I = ， 然 后進 行 WA X D 測 定。結 果 表 明P E T ／ c l a y 即便在快速降溫的條件下 ， 也能生成有較高 結 晶度 的產 物 ， 經多 重 峰分 離 計 算其 結 晶度 為 5 3 ％ ；而純 P E T ， 未 及結 晶 即已 出現非 晶態(tài)和 少量 微 晶 態(tài) 的 固體 。l 2