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本文以对苯二甲酸(TPA)和1,4-环己烷二甲醇(CHDM)为原料、钛酸正四丁酯为催化剂,通过直接酯化及熔融缩聚,制备聚对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯(PCT)。
研究了酯化反应条件对酯化率和酯化时间的影响,结果表明:在酸醇摩尔比为1:1.6、催化剂用量为3.5/104(占TPA质量比)的实验条件下,合成对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯(3HCT)的反应时间最短且反应最完全。通过对酯化反应动力学的研究,得到酯化反应活化能为9-15kJ/mol,该动力学结果尚未见文献报道。
熔融缩聚的研究结果显示:在本实验条件下,出料温度为304℃、搅拌电压为95V时,制备的聚酯PCT的特性粘度可达0.6677dL/g,其玻璃化温度(Tg)、结晶温度(Tc)、熔点(Tm)依次为93.23℃,135.62℃,299.65℃,与文献报道基本一致。
此外,我们还对熔融缩聚产物PCT进行了粘度降的研究,发现随着热处理时间的延长,产物的特性粘度下降明显,并且在空气中的热氧化降解比通N2时的热降解所引起的特性粘度的降低更为严重,温度的影响也很严重。
本文首次对聚酯PCT的固相缩聚进行了较系统的研究,本实验条件下,固相反应的最佳控制温度不高于250℃、反应时间为26.5h,得到固相缩聚产物PCT的特性粘度最高为0.9008dL/g。同时,DSC结果给出产物PCT的熔点峰在289-296℃之间,并有双峰出现。
最后采用DSC法,用Avrami模型对聚酯PCT等温结晶动力学进行研究发现:Avrami模型只适用于描述PCT等温结晶的前期过程,描述次级结晶时Avrami方程与实际数据发生偏离。PCT非等温结晶动力学研究结果表明:Jeziomy与Ozawa方程不太适合,而Mo方法则处理较好。根据Kisslnger方法得到非等温结晶的活化能为16.82 kJ/mol。