多元醇改性共聚酯的合成、纤维制备及结构性能研究

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聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是由对苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)酯化缩聚合成的聚酯。它具有成本低,断裂强度高,耐光和耐热性好,回弹性适中,热定型性优异以及良好的抗微生物侵蚀等优点,使其在纺织服装领域得到了广泛的应用;但同时其具有亲水性差、易产生静电、不易染色、手感硬等缺点,限制了其应用。本文在PTA、EG的基础上,添加第三单体间苯二甲酸二乙醇酯-5-磺酸钠(SIPE)以及第四改性单体新戊二醇(NPG),选择合适的工艺条件进行共聚反应制备出了四单含量不同的共聚酯,并对共聚酯进行了表征。利用核磁共振仪(1H-NMR)与红外光谱仪(FT-IR)对共聚酯样品的结构进行了表征;利用乌式粘度计测试了共聚酯的特性黏度;利用差热扫描量热仪(DSC)、热失重仪(TG)考察了共聚酯的结晶、熔融行为、热稳定性;利用一维广角X射线衍射(WAXD)研究了共聚酯的结晶性能。同时,对共聚酯切片进行熔融纺丝,探求了共聚酯纤维的最佳牵伸工艺,研究共聚酯纤维的力学性能、亲水性能、结晶及取向度及沸水收缩率等,研究结果表明:1.核磁共振测试表明,当三单SIPE的投料摩尔比(对PTA)在2.5%时,四单NPG的投料摩尔比(对PTA)在0-9%时,三单SIPE、四单NPG的投料比与其在共聚物中的实际含量基本一致。2.红外光谱测试表明,改性后共聚酯出现了几个主要的特征峰,比如727cm-1处的三单磺酸基苯环的振动峰以及1372cm-1处四单甲基振动峰。3.共聚酯的特性粘度测试表明,共聚酯试样的特性粘度大小适中,且随四单添加量的增大有所减小。4.DSC测试表明,NPG的加入使共聚酯的玻璃化温度降低、冷结晶温度升高、熔点降低;共聚酯的结晶能力、结晶度随着四单含量的增加而呈下降的趋势;并且发现当NPG的添加量在9mol%时,共聚酯没有冷结晶峰与熔融峰。5.TG测试结果表明,添加了四单NPG后,共聚酯的热稳定性变化不大。6.一维广角X衍射测试结果表明,随着四单含量的增加,共聚酯的衍射峰的位置与晶型结构没有发生改变,但结晶度降低。7.随着四单NPG含量增加,共聚酯纤维断裂强度、初始模量总体上呈减小的趋势,断裂伸长率增加,说明四单NPG的添加,纤维的力学性能变差,但是纤维的柔软性变好。随着牵伸倍数增大,共聚酯纤维断裂强度、初始模量增加,断裂伸长率降低,较佳的牵伸倍数在4.3倍附近。8.回潮率与接触角的测试结果表明,NPG含量增大,纤维的回潮率变大接触角变小,吸湿性与亲水性能提高。沸水收缩率的测试结果显示,NPG含量的增大,纤维的沸水收缩率越大。9.共聚酯纤维的结晶度与取向度测试结果表明,NPG含量增大,纤维结晶度、取向度降低。
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