聚对苯二甲酸丙二醇酯改性研究进展
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作者: 林湖彬 杜崇铭
【摘 要】聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）具有优异的综合性能，目前已在纤维领域被广泛应用，此外还可在单丝、薄膜、热塑性工程塑料和无纺布等领域开发PTT的应用。虽然PTT基础树脂性能优异，但作为工程塑料的应用在强度、刚性、耐热性、抗疲劳性、成型加工性、阻燃性方面还优待提高。研究PTT作为工程塑料的应用备受关注，其改性研究包括共混改性、玻纤增强改性、纳米复合改性和成核剂改性等几个方面。
【关键词】聚对苯二甲酸丙二醇酯；工程塑料；改性
1 PTT共混改性的研究现状
近年来，由于研发费用的增加，聚合物新品种的研发速度有下降趋势，因此，人们更多地关注现有材料的共混改性和合金化，PTT作为一种有待工程塑料化的新型聚酯，在韧性、耐热性、成型加工性等方面还有待改进。最近，PTT与其他聚合物共混改性的研究也越来越多。用于PTT共混改性的聚合物主要有EPDM、PE、PET、PBT、PEN、PEI、PTN等。
如Ravikumar等[1]用PALS和DSC研究了EPM-g-MA对PTT/EPDM共混物的增容效果。DSC研究表明当PTT/EPDM组成比为50/50，共混物具有两个玻璃化温度，属于两相结构。当加入EPM-g-MA后，两个玻璃化温度相互靠近，表明共混物中组分间的相互作用增强。PALS结果显示，未经增容的PTT/EPDM共混物中自由体积的孔尺寸和浓度随EPDM含量增加而增大，表明EPDM和PTT的自由体积有一定程度的合并，但仍然是相分离形态。PTT/EPDM共混物的自由体积正向偏离已知自由体积线性加和规律。然而，EPM-g-MA增容PTT/EPDM共混物的自由体积参数明显减小，归因于EPM-g-MA增容作用提高了共混物组分间界面粘结。
2 PTT玻纤增强改性的研究现状
玻纤增强是热塑性聚合物作为工程塑料应用的一种重要途径，可提高聚合物的耐热性、强度、韧性和尺寸稳定性等。为此，玻纤增强PTT也有不少研究。
如Zhang等[2]比较了玻纤增强PTT和玻纤增强PBT的结晶速率、结晶度与力学性能的关系。PTT-GF30的力学性能高于PBT-GF30，接近PET-GF30。当模具温度低于80℃时，PTT-GF30的力学性能对模具温度有很强的依赖性，但模具温度高于80℃时，温度依赖性很低，因此，提高预设的模具温度是克服PTT结晶速率慢的缺点的有效方法。
3 PTT纳米复合改性的研究现状
纳米材料学是近年来受到普遍关注的一个新的科学领域。纳米无机粒子由于其自身独特的“表面效应”，“体积效应”，“量子效应”，显著地区别于一般的填料。目前国内外许多学者采用有机化的层状硅酸盐应用于PTT的改性中，以提高PTT的耐热性、力学性能和结晶性能。
刘增君等[3]采用原位聚合法制备了聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）/蒙脱土（MMT）复合材料。XRD和TEM结果表明所得复合材料为剥离型或部分剥离型结构。与纯PTT 相比，由于MMT 在PTT 基体中达到纳米尺寸分散，PTT/ MMT 复合材料的热稳定性能、结晶性能和拉伸性能都得到了明显提高。MMT的加入明显加速了PTT基体的结晶速率，起到了异相成核作用。当MMT的含量在3%-5%时，复合材料的拉伸强度出现极大值，比纯PTT提高25%。
Liu等[4]用双螺杆挤出机熔融插层制备了PTT/粘土纳米复合材料。用WAXD、TEM、DSC、PLM和DMA对纳米复合材料进行了表征。用WAXD和TEM可以观察到复合材料中形成了剥离结构。等温和非等温结晶动力学研究表明，纳米级的粘土层的加入加速了PTT的结晶，粘土起到了成核剂的作用。用PLM研究了材料的球晶形态，结果与结晶动力学的结果一致。DMA研究表明纳米复合材料中的PTT基体的玻璃化温度比纯PTT的高13.1℃，储存模量大幅提高近十倍。
4 添加成核剂改性的研究现状
PTT已广泛应用于纤维，作为工程塑料，应用还非常有限，这与PTT较慢的结晶速率和较长的成型周期有一定关系。寻找有效的成核剂，提高结晶速率，改善结晶性能是PTT改性研究的又一重点。
Zhang等[5]为促进PTT的结晶，使PTT适应工程塑料应用的需要，研究了硬脂酸钠、苯甲酸钠、苯酚磺酸钠、羟基苯甲酸钠、聚（乙烯-甲基丙稀酸）钠盐和超细滑石粉作为成核剂对于PTT结晶的影响。结果表明，各种钠盐的成核效果普遍比细滑石粉高。硬脂酸钠和苯甲酸钠引起PTT的大范围降解，但苯酚磺酸钠热稳定性很高，基本不引起降解。羟基苯甲酸钠是最有效的成核剂，只引起轻微降解。聚（乙烯-甲基丙稀酸）钠盐热稳定性最好，并使熔体粘度提高。加入一定量的苯酚磺酸钠、羟基苯甲酸钠、聚（乙烯-甲基丙稀酸）钠盐或后两种的复配，虽然引起PTT的少量降解，但可以大幅提高PTT的结晶速率。
5 结语
我国工程塑料的生产与应用在世界上占有重要地位，随着国内外PTT树脂原料生产规模的不断扩大，以性价比突出的PTT工程塑料部分替代PC、PA、PET和PBT等工程塑料的应用是工程塑料产业的趋势，因此如何将PTT率先工程塑料化是我国面临和需要迫切解决的研究课题， 也是保持我国工程塑料业界中的竞争力和持续发展的需要。
【参考文献】
[1]H.B. Ravikumar， C. Ranganathaiah. Compatibilizer-induced microstructural changes in poly（trimethylene terephthalate）/EPDM blends studied by the positron annihilation lifetime technique and differential scanning calorimetry[J]. Polym Int （in press）.
[2]J. Zhang. Study of Poly（trimethylene terephthalate） as an engineering thermoplastics material[J]. J Appl Polym Sci， 2004，91：1657-1666.
[3]刘增君，陈克权，党昆阳，颜德岳.原位聚合法制备聚对苯二甲酸丙二醇酯/蒙脱土复合材料及其表征[J].中国塑料，2003，17（11）：24-27.
[4]Z. Liu， K. Chen， D. Yan. Crystallization， morphology， and dynamic mechanical properties of poly（trimethylene terephthalate）/clay nanocomposites[J]. Eur Polym J 2003，39：2359-2366.
[5]J. Zhang， Effective nucleating chemical agents for the crystallization of poly（trimethylene terephthalate） [J]. J Appl Polym Sci， 2004，93：590-601.
[责任编辑：汤静]
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