聚己二酸乙二醇酯复合材料的制备及性能研究

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1、论文分类号：２学校代码：１０７０８学号：１５０３０３２垂續焱斜技大ｆＳＨＡＡＮＸＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯ＾ｒ硕士学位论文Ｔ’ｈｅｓｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅ１；；聚己二酸乙二醇酯复合材料的制备及性能李镇伟指导教师姓名：王海军副教授学科名称：皮革化学与工程论文提交日期：２０１８年３月论文答辩日期：２０１８年５月学位授予单位：陕西科技大学幸申请工学硕士学位论文论文题目：聚己二酸乙二醇酯复合材料的制备及

2、性能研究学科门类：工学一级学科：轻工技术与工程培养单位：轻工科学与工程学院硕士生：李镇伟导师：王海军副教授2018年5月PreprationAndPropertiesofPoly(ethyleneadipate)CompositesAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByZhenwe

3、iLiThesis(Dissertation)Supervisor:AssociateProfessorHaijunWangMay2018聚己二酸乙二醇酯复合材料的制备及性能研究摘要随着近年来我国可持续发展战略的实施以及人们对环保意识的增强，对生物可降解性高分子材料的需要日益增多。聚己二酸乙二醇酯（PEA）是脂肪族聚酯中的一种可生物降解性的高分子材料，广泛应用于包装、地膜等领域，也常被用来合成聚氨酯。但由于聚己二酸乙二醇酯（PEA）成核困难和结晶性能差等原因，使得其成型时间较长，并且产品的机械强度很低，从而极大

4、地限制了其应用领域。为了解决上述问题，本论文以碳纳米管（CNTs）、蚕丝纤维及取向聚偏氟乙烯（PVDF）膜为填充物，制备了聚己二酸乙二醇酯（PEA）复合材料，并研究了三者对PEA的结晶热力学、结晶动力学、晶体形貌及结构的影响机理。此外，本论文也研究了PVDF的γ晶体的制备，为进一步制备多功能性PEA复合材料提供了理论的指导。主要研究结论如下：（1）使用超声分散法可使得MWCNTs-OH均匀分散在PEA基体中。在PEA/MWCNTs-OH复合材料中，随着MWCNTs-OH含量的增多，PEA的晶体尺寸逐渐减小，成核

5、密度增加，且结晶温度显著提高，这说明MWCNTs-OH对PEA有较强的异相成核作用。此外，利用Avrami方程研究了PEA及其复合体系的等温结晶动力学。结果表明，在同一条件下，复合体系的结晶速率明显高于纯PEA的结晶速率。（2）将蚕丝纤维引入过冷态PEA熔体后，诱导PEA形成柱晶结构，但柱晶的晶体结构并不受结晶温度的影响。进一步研究PEA/蚕丝纤维复合材料的热力学性能发现，加入蚕丝纤维以后，在不等温结晶阶段会阻碍PEA的结晶。由于蚕丝表面具有多孔结构，这会阻碍PEA高分子链段的伸展和有序排列，使得PEA在不等温

6、结晶时没有充足的时间进行有序排列，最终导致PEA晶体的完善程度降低。而在等温结晶过程中，由于有充足的时间使复合材料中的PEA进行结晶，所以PEA形成热力学更加稳定的晶体结构。进一步研究测试了复合材料的热稳定性，发现100-350℃时，复合材料的热稳定性优于纯蚕丝材料而弱于纯PEA材料，在250℃到500℃之间，由于PEA的快速降解，使得复合材料的分解速度加快。进一步研究表明，蚕丝与PEA树脂间存在较强的氢键分子间作用力，这是蚕丝诱导PEA结晶的根本原因。PEA/蚕丝纤维复合材料的结晶性能优良，因此力学性能、韧性

7、得以提高，同时复合材料分解速度也得以加快，提高了其环保性能。I（3）通过熔体拉膜法制备了取向PVDF膜，研究了它对PEA结晶行为的影响。结果表明，取向PVDF膜对PEA具有强烈的异相成核作用，且在PVDF与PEA界面处有横晶产生，随着结晶温度的升高横晶尺寸变大。结晶热力学与结晶动力学研究表明，相比于纯PEA，在取向PVDF膜基底上生长的PEA的结晶温度显著提高、结晶速率显著加快。当PEA在50℃下等温结晶时，随着时间的延长，它的熔融放热峰移向高温区，表明PEA分子链在结晶前就已开始在取向PVDF膜表面上有序排列

8、，并且随着时间的推移，分子链有序排列渗透到PEA内部，使PEA结晶更加完善。在PVDF/MgCl2复合体系中，发现在155℃下恒温培养PVDF晶体时，MgCl2的加入可以促进PVDF生产γ晶体。随着时间的延长，PVDF生成的γ晶体可以诱导PVDF的α晶体发生相变。进一步研究PVDF/MgCl2复合材料的热力学与等温动力学发现，MgCl2对PVDF有较强的异相成核作用，不仅提高了α的结晶