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聚对苯二甲酸1,3-丙二酯(PTT)是由壳牌化学公司工业化生产的新型热塑性聚酯,其主要优点在于既具有聚对苯二甲酸乙二酯(PET)优良的物理性能,又具有聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)的加工优势。这些特性使PTT在纤维、地毯、织物、膜和热塑性工程材料领域得到了广泛的应用。同时PTT作为一种工程塑料,其主要原料1,3-丙二醇可以来源于生物化工,属于可再生资源。相对于日趋枯竭的石油资源而言,不啻于一项福音。目前,PTT主要用于纤维纺织工业,而作为工程塑料的研究开发则刚起步不久,为了拓展PTT树脂的应用领域,本论文开展PTT及其玻璃纤维增强等方面的研究不但有重要的实际意义,同时对改善材料的性能和拓宽其应用范围具有重要的指导作用。
由于PTT的强度、硬度、尺寸稳定性及热变形温度等性能尚不能满足某些工程件的要求。玻璃纤维增强PTT不仅保持了PTT原有的力学性能、热稳定性和加工性,并且可以有效地提高其拉伸强度、弹性模量、热变形温度及尺寸稳定性,使PTT的应用领域得以扩大。
本文采用壳牌纤维级PTT为主要原料,利用玻璃纤维增强改性,考察了玻璃纤维、偶联剂、抗冲改性剂、抗氧剂、双马来酰亚胺对玻璃纤维增强PTT复合材料性能的影响。结果发现:随玻璃纤维用量的增加,玻璃纤维增强PTT复合材料的拉伸强度和弯曲模量增大,热变形温度升高,熔融指数和断裂伸长率降低。随玻璃纤维长度的增加,玻璃纤维增强PTT复合材料的拉伸强度和冲击强度增大。随玻璃纤维直径的变小,玻璃纤维增强PTT复合材料的拉伸强度和冲击强度增大;PTT树脂也是是影响玻璃纤维增强PTT复合材料性能的因素;加入端胺基的硅烷偶联剂可明显改善PTT树脂与玻璃纤维表面的相互作用强度,从而提高了玻璃纤维增强PTT复合材料的力学性能,经偶联剂改性的玻璃纤维的加入提高了玻璃纤维增强PTT复合材料的玻璃化温度;加入0.5%的抗氧剂可以提高玻璃纤维增强PTT复合材料的使用寿命;加入15%的抗冲改性剂可以提高玻璃纤维增强PTT复合材料的冲击强度;加入0.6%的双马来酰亚胺可以提高玻璃纤维增强PTT复合材料的热变形温度。
本文对玻璃纤维增强PTT加工工艺进行了研究,玻璃纤维增强PTT复合材料加工时适当提高加工温度,降低挤出压力和注射速度,可减少玻璃纤维的折断,有利于提高玻璃纤维增强PTT复合材料的力学性能。
本文研究了玻璃纤维增强PTT复合材料的流变性能,结果显示玻璃纤维增强PTT复合材料属于剪切变稀的假塑性流体,其非牛顿指数小于1。采用一些近代测试方法,研究了偶联剂的加入,对材料微观结构的影响。