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基本信息

項目名稱：
鑭的配合物對PET 結(jié)晶性能的影響
小類：
能源化工
簡介：
PET具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能，在工程塑料領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，但由于結(jié)晶速率慢、注塑模溫高，直接影響了其加工成型性能。本研究主要利用轉(zhuǎn)矩流變儀熔融密煉制備鑭的配合物（LaC）與PET復(fù)合材料，通過扭矩時間關(guān)系，原位動態(tài)表征了LaC對PET加工性能的影響。系統(tǒng)分析表明，LaC可以加速PET的結(jié)晶速率，縮短模塑周期。對行業(yè)應(yīng)用與學(xué)術(shù)研究具有一定的應(yīng)用價值和指導(dǎo)意義。
詳細(xì)介紹：
PET由于原料來源廣、生產(chǎn)成本低，且在較寬的溫度范圍內(nèi)具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能，因此其在工程塑料領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，但由于結(jié)晶速率慢、注塑模溫高，直接影響了其加工成型性能；提高PET的結(jié)晶速率，改善其加工性能一直是PET改性的主要研究方向之一。本研究是指導(dǎo)老師課題組與廈門德豐行塑膠工業(yè)有限公司聯(lián)合攻關(guān)“工程塑料用PET關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化”項目的一個核心分課題。本作品通過DSC、DMA、XRD、旋轉(zhuǎn)流變等各種表征方法對LaC與PET復(fù)合材料進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，取得了系列的前期技術(shù)成果，對行業(yè)應(yīng)用與學(xué)術(shù)研究具有一定的應(yīng)用價值和指導(dǎo)意義。研究主要利用轉(zhuǎn)矩流變儀熔融密煉制備鑭的配合物（LaC）與PET復(fù)合材料。通過扭矩時間關(guān)系，原位動態(tài)表征了LaC對PET加工性能的影響。利用DSC表征了PET/LaC復(fù)合材料的等溫和非等溫結(jié)晶動力學(xué)過程，結(jié)果表明LaC能夠提高PET的非等溫結(jié)晶速率，縮短結(jié)晶周期；同時能夠促進(jìn)PET等溫結(jié)晶過程的二次重結(jié)晶，結(jié)合POM的結(jié)果，LaC能夠提高PET晶體的完整性。利用WAXD分析表明，LaC在提高PET結(jié)晶速率的同時，并不改變其晶型。DMA分析結(jié)果表明，LaC提高PET結(jié)晶速率的同時，降低了體系的玻璃化溫度。系統(tǒng)分析表明，LaC可以加速PET的結(jié)晶速率，縮短模塑周期，有望推進(jìn)PET作為工程塑料的應(yīng)用。這些將對PET在工程塑料方面的應(yīng)用起到很大的作用，進(jìn)而在海西經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步中發(fā)揮更大的作用。

作品圖片

  • 鑭的配合物對PET 結(jié)晶性能的影響
  • 鑭的配合物對PET 結(jié)晶性能的影響

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

PET具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能，在工程塑料領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，但由于結(jié)晶速率慢、注塑模溫高，直接影響了其加工成型性能。本研究主要利用轉(zhuǎn)矩流變儀熔融密煉制備鑭的配合物（LaC）與PET復(fù)合材料，通過扭矩時間關(guān)系，原位動態(tài)表征了LaC對PET加工性能的影響。系統(tǒng)分析表明，LaC可以加速PET的結(jié)晶速率，縮短模塑周期。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨特之處

鑒于有關(guān)研究顯示稀土化合物在改進(jìn)塑料性能、賦予塑料新功能等方面均具有獨特而顯著的功效。結(jié)合稀土La 元素特殊的電子結(jié)構(gòu)可與PET分子鏈上大π鍵起作用，可能促進(jìn)結(jié)晶性能的提高。因此，本研究創(chuàng)新性的采用了LaC 作為PET 成核劑，同時LaC 具有熔融溫度低，不僅在PET 體系中分散均勻，利于異相成核；而且在PET的加工過程中具有增塑效果，利于加工性能的改善；具有一劑多能的功效。

應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義

通過DSC、DMA、XRD、旋轉(zhuǎn)流變等各種表征方法對LaC與PET復(fù)合材料進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究，取得了系列前期技術(shù)成果，對行業(yè)應(yīng)用與學(xué)術(shù)研究具一定的應(yīng)用價值。主要體現(xiàn)在:發(fā)現(xiàn)LaC可以加速PET的結(jié)晶速率，縮短模塑周期；采用轉(zhuǎn)矩流變儀制樣的同時進(jìn)行生產(chǎn)工藝條件探討，取得了可指導(dǎo)實際生產(chǎn)的工藝參數(shù)；利用本研究前期取得的技術(shù)成果，指導(dǎo)合作企業(yè)廈門德豐行塑膠工業(yè)有限公司試產(chǎn)了一種快速結(jié)晶的PET專用樹脂。

學(xué)術(shù)論文摘要

本文利用轉(zhuǎn)矩流變儀熔融密煉制備鑭的配合物（LaC）與PET 復(fù)合材料。通過扭矩時間關(guān)系，原位動態(tài)表征了LaC 對PET 加工性能的影響。利用DSC表征了PET/LaC 復(fù)合材料的等溫和非等溫結(jié)晶動力學(xué)過程，結(jié)果表明LaC 能夠提高PET 的非等溫結(jié)晶速率，縮短結(jié)晶周期；同時能夠促進(jìn)PET 等溫結(jié)晶過程的二次重結(jié)晶，結(jié)合POM 的結(jié)果，LaC 能夠提高PET 晶體的完整性。利用WAXD 分析表明，LaC 在提高PET 結(jié)晶速率的同時，并不改變其晶型。DMA 分析結(jié)果表明，LaC 提高PET 結(jié)晶速率的同時，降低了體系的玻璃化溫度。系統(tǒng)分析表明，LaC 可以加速PET 的結(jié)晶速率，縮短模塑周期，有望推進(jìn)PET 作為工程塑料的應(yīng)用。

獲獎情況

申請國家發(fā)明專利兩件： 公開號： CN101921206A ，發(fā)明專利名稱：《N,N-二-丁二酸單乙酯-4-酰胺-1-丁酸及其制備方法以及作為增塑劑的應(yīng)用》； 公開號： CN101985430A ，發(fā)明專利名稱：《二縮-2（-N-乙醇基-N-鄰苯二甲酸單醇酯-，N-二-丁二酸單乙酯）乙酰胺-1-苯甲酸及其制備方法以及作為擴(kuò)鏈劑應(yīng)用》。

鑒定結(jié)果

無

參考文獻(xiàn)

[1]劉佑習(xí)，安軍，孫全永，陳立新.PET共聚酯結(jié)晶性能的研究 [2]J. Greener, J. R. Gillmor, and R. C. Daly. Melt Rheology of a Class of Polyester Ionomers.Macromolecule, 1993, 26:6416-6424. [3]雷嗚, 于中振, 歐玉春, 楊桂生.無機(jī)填料對PET 結(jié)晶行為、力學(xué)性能和流變性能的影響，[J].高分子材料科學(xué)與工程，2001 年3月，第17卷，第2期。 [4]Yimin Wang , Junpeng Gao , Yunqian Ma , Uday S. Agarwal.Study on mechanical properties, thermal stability and crystallization behavior of PET/MMT nanocomposites. Composites: Part B, 2006,37:399–407.

同類課題研究水平概述

聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）是一種具有較高熔融溫度和玻璃化溫度的半結(jié)晶性聚合物，其具有優(yōu)良的耐磨性、耐熱性和耐腐蝕性，被廣泛應(yīng)用于合成纖維、薄膜、包裝和工程塑料等領(lǐng)域。但是由于PET 分子中對苯撐的剛性結(jié)構(gòu)以及苯環(huán)與聚酯中羰基的共軛效應(yīng)，使其結(jié)晶速率較慢，從而限制在工程塑料領(lǐng)域中的應(yīng)用。因此多年來，提高PET 的結(jié)晶速率，改善其加工性能一直是PET 改性的主要研究方向之一。而這方面的研究主要是集中于PET結(jié)晶成核劑的研究，通過添加成核劑，提高PET 的結(jié)晶速率，促進(jìn)PET 的成核結(jié)晶，降低其注塑模溫，使其達(dá)到工程塑料的應(yīng)用要求。因此，對于PET 的結(jié)晶成核劑的研究成為PET 工程塑料研發(fā)的一個十分關(guān)鍵的課題。PET 的結(jié)晶成核劑種類繁多，大體上可劃分為無機(jī)類、有機(jī)類和高分子三大類。無機(jī)類成核劑主要包括金屬氧化物、無機(jī)鹽和粘土類等；有機(jī)類成核劑主要是一元羧酸鹽，如苯甲酸鈉(鉀)，芳香族羥基磺酸鹽等；而高分子類成核劑包括聚酯齊聚物的堿金屬鹽、離子聚合物等。本研究選取的成核劑LaC 系La3+與多種有機(jī)配體形成的三元配合物,其結(jié)構(gòu)可表示為La3+Ca2+PmXnQk,其中P、X 和Q 為三種有機(jī)配體，其碳鏈長度分別為C6-C22，其中m、n、k為自然數(shù)。本研究之所以選擇稀土鑭作為成核劑主體是基于指導(dǎo)老師所在研究團(tuán)隊前期的研究成果發(fā)現(xiàn)稀土鑭的有機(jī)配合物對無機(jī)粉體改性塑料具有增強增韌等優(yōu)異的功效；加之當(dāng)前稀土材料的研究主要集中于銪、鋱、釤等具有光電功能的幾種稀土化合物，而對于鑭、鈰、釹等無熒光功能的稀土化合物的研究較少，有些甚至作為副產(chǎn)物處理而未能得到有效的利用。深入研究和發(fā)掘稀土化合物應(yīng)用的新領(lǐng)域，對于充分利用我國特有的珍貴稀土資源具有重要意義。利用LaC 改善PET 結(jié)晶性能和加工性能的相關(guān)研究尚未見文獻(xiàn)道。
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