双键功能化聚乙二醇及其交联物在热塑性载体中的挤出成型
本文以分子链一端具有双键的聚乙二醇(丙烯酸聚乙二醇酯,PEGA)为主要对象,利用PEGA具有蓄热调温的功能,研究了其在制备蓄热调温纤维方面的应用.由于PEGA一端有很高活性的双键,使其在引发剂的作用下,通过反应性挤出的方法实现了PEGA在聚丙烯纤维(PP)基体上的接枝固定,利用熔融纺丝的制备方法制得具有多功能性的蓄热调温纤维(PP-g-PEGA);另外,以过硫酸铵为引发剂,将PEGA同N-羟甲基丙烯酰胺,在交联剂N,N′-亚甲基双丙烯酰胺的作用下,发生共聚反应,制得了P(PEGA-HAM)/PEG交联型相变粒子,实现了相变材料在三维网络中固定,并以P(PEGA-HAM)/PEG交联型相变粒子为相变材料(PCM)与PP进行共混,通过熔融纺丝工艺制备了蓄热调温纤维(PCM/PP).采用核磁共振(NMR);傅利叶红外光谱(IR);差动扫描量热仪(DSC);X射线衍射(XRD);动态热机械分析仪(DMA);毛细管流变仪;扫描电子显微镜(SEM);热重分析仪(TG)及电子单纤维强力仪等研究手段,对PEGA, PP-g-PEGA, P(PEGA-HAM)/PEG和PCM/PP结构与性能进行研究.实验结果表明,PEGA中出现了C=C双键的特征峰,并成功的使其接枝在PP上,最大接枝率为3.2%,所得的蓄热调温纤维的熔融焓为6.93J/g;PEGA的加入挺高了蓄热调温纤维的断裂强度,最大值为5.1cN/dtex,高于纯PP的3.5cN/dtex;PEGA使得PP的吸湿性得到明显改善,回潮率由原来的0.027%提高到0.35%;由于PEGA自身带有许多极性基团,因此PP的抗静电性能也得到明显提高.通过5因素5水平的正交试验,确定了P(PEGA-HAM)/PEG交联型相变粒子的最佳制备工艺条件;IR测试显示,P(PEGA-HAM)/PEG中出现了-CH2-,-CO-NH-,-C=O,-CH2-OH等特征峰,证明P(PEGA-HAM)/PEG的化学结构;PCM的熔融焓和结晶焓分别为138.96J/g和108.27J/g,所对应的温度为34.35℃和40.24℃;DSC测试结果显示PCM掺量为12%时,PCM/PP的熔融焓为12.17J/g,通过理论计算得到纤维保留了73%的相变焓,证明了三维网络对相变材料的有效固定;XRD分析结果显示,随着PCM加入量的增多,破坏了PP基体中α晶的形成,使得PP的结晶度略有降低;流变性能测试表明PCM在纤维基体中起到了增塑剂的作用,随着剪切速率的提高,纤维基体的剪切粘度,非牛顿指数以及黏流活化能都呈现减小的趋势,证明了提高剪切速率可以提高其加工性能;DMA测试表明PCM的加入后,纤维体系的松弛温度向高温区发展,这表明从PCM功能粒子中脱落出来的PEG融化渗透到PP分子链之间,致使分子链之间相互缠结,提高了分子间运动的粘滞阻力,使分子链的运动能力减弱.本实验所制备的PP-g-PEGA蓄热调温纤维以及PCM/PP蓄热调温纤维都采用了传统的熔融纺丝方法制得,因此具有制备工艺简单,生产成本低廉,无污染等特点,蓄热调温纤维各个性能指标都达到了预期效果,有望进一步开发应用.
- 作者：
- 刘辉
- 学位授予单位：
- 大连工业大学
- 专业名称：
- 材料加工工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2013年
- 导师姓名：
- 张鸿
- 中图分类号：
- TQ342.8
- 关键词：
- 丙烯酸聚乙二醇酯；聚丙烯；接枝；相变粒子；反应性挤出；蓄热调温纤维
- Poly(ethylene glycl) acrylate； Polyethylene； Phase transitionparticle； Graft； Reactive extrusion； Thermo-regulating fiber