PTT/PC合金的结晶性能及其调控研究

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本文首先研究了简单两相结构PTT/PC合金的结晶行为及其影响因素,在此基础上,采用纳米MMT对其结晶性能进行了调控研究。研究结果如下:简单两相结构PTT/PC合金结晶行为的研究表明,PC强烈抑制了PTT相结晶,30wt%的PC使PTT相的峰值结晶温度由175oC降至161.8oC。但是,随着PC用量的增加,PTT相的峰值结晶温度却逐渐移向高温,当PC含量达到60wt%时,PTT相峰值结晶温度升高到纯PTT的峰值结晶温度175oC。当PC含量为50wt%时,PTT相峰值结晶温度却相驳于以上变化规律,显著向低温移至157.9oC。当PC含量达到70wt%时,PTT相不再出现结晶峰。以上变化表明,PTT相的结晶行为与合金组成、相形态及相界面面积相关。鉴于界面层厚度受PTT和PC两相熔体流变特性的制约,是剪切强度、温度和停留时间的函数,进一步研究了剪切场、温度场以及停留时间对PTT/PC结晶行为的影响。结果表明,给定转速时,加工温度提高,PTT相结晶移向高温,如转速为100rpm时,温度由240oC升至270oC,PTT相的峰值结晶温度由155.7oC升至168.7oC。但当温度提高到一定程度时,PTT相峰值结晶温度反而下降,如100转速下,温度升至280oC,PTT相峰值结晶温度降至162.8oC。加工温度240oC、转速60rpm时,随混炼时间延长,PTT相峰值结晶温度逐渐升高;加工温度250oC、转速60rpm时,混炼时间从5min增至10min时,PTT相峰值结晶温度由155.9oC升至160.9oC,混炼时间增至15min时,PTT相峰值温度降至149.1oC。给定加工温度时,转速提高,PTT相结晶向高温移动。如加工温度为250oC,转速由60rpm升至150rpm时,PTT的峰值结晶温度由159.1oC升至171.1oC,但是,当转速提高到一定程度时,PTT相峰值结晶温度反而下降,如加工温度为250oC,转速升至160rpm时,PTT相峰值结晶温度降至169.0oC。基于纳米MMT显著促进PTT结晶的前期研究结果,本文选用两种表面性质不同的MMT(30B,25A)研究了其对PTT/PC结晶性能的影响。发现在PTT/PC合金中,无论PTT为分散相还是连续相,25A对PTT相结晶的促进能力均明显好于30B,由此选择25A为PTT/PC合金的结晶性能促进剂,对合金的结晶性能进行了系统的调控研究。结果表明,PTT为连续相时,在低加工温度(如240oC),剪切越强,MMT对PTT相结晶的促进作用越强,如加工温度240oC,转速80rpm时,PTT/PC(70/30)合金加入1wt%MMT后,PTT相峰值结晶温度由151.1oC升至179.5oC。SEM和TEM结果表明,一步混炼法中MMT主要分布在PTT相中和界面上,剪切越强,MMT在PTT相中分散越均匀。Master batch法可显著促进MMT的诱导成核能力,TEM结果表明Master batch法更有利于MMT分散,使MMT倾向于分布在相界面上,形成沿界面取向的球状MMT层,球状MMT层对PTT相具有超强的诱发成核能力,其对PTT相结晶诱发成核的贡献,弥补了界面处PC链段对PTT相球晶生长的抑制作用。MMT用量增加,PTT相的结晶完善程度有一定程度的增加,表现在PTT相峰值结晶温度升高。加入3wt%MMT后,界面处的MMT明显增多,球状MMT层更加明显且厚度呈增加趋势。当剪切强度不足以使MMT在基体中完全剥离时,加入epoxy可促进PTT相结晶(促进MMT分散),且剪切强度越低,这种促进作用越显著。当剪切强度可使MMT完全剥离时,加入epoxy反而使结晶温度和结晶焓降低,此时,界面相容性改善对结晶的抑制作用超过了MMT对结晶的促进作用。提高温度有利于PTT相的结晶,(2+8)模式比(3+7)模式PTT相结晶性能好。对于PTT/PC/MMT(70/30/1wt%),剪切和混炼方式对PTT结晶影响不大。PTT为分散相时,MMT对PTT分散相的诱导成核能力显著强于PTT连续相,如,1wt%MMT在250oC、60转速时能使70/30PTT/PC的峰值结晶温度由160.9oC提高到180.3oC,而在相同加工条件下,却能使原本不出现结晶峰的30/70PTT/PC在189.2oC出现强结晶峰。加工温度为240oC时,低剪切(60rpm)时,MMT对PTT相结晶的诱发成核能力强于较高剪切时(80rpm)。相同剪切时(60rpm),温度升高(如从240oC升至250oC时),有利于PTT相结晶。相同温度相同剪切时,若采用master batch法,则PTT相的结晶能力更强。PTT用量为30wt%时,随着MMT用量增加,PTT相的峰值结晶温度先升高后降低。加入界面改性剂不利于PTT相结晶,使其结晶温度移向低温。
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