聚对苯二甲酸丙二醇酯的合成及性能研究

聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)是一种性能优异的新型聚酯,由于大分子链上存在的三个亚甲基而导致的区别于PET和PBT的“奇碳效应”,使得PTT聚酯能够同时克服PET的刚性和PBT的柔性,并兼有PET和PA的优点,如优异的回弹性、蓬松性、易加工性以及易染色性等。因此,PTT聚酯在纺织、地毯、工程塑料及薄膜等领域极具开发和应用价值。本文通过直接酯化法熔融缩聚路线来合成PTT,利用IR、1HNMR对其进行表征研究了催化种类、催化剂用量、反应温度、反应时间、原料摩尔配比以及稳定剂用量等工艺条件在合成PTT过程中所起的作用和对最终聚合产物PTT树脂的基本性能的影响。研究得到合成PTT的最佳工艺条件为:酯化温度为235-245℃,PDO:PTA摩尔比为1.4:1,催化剂为钛酸四丁酯,催化剂用量为500ppm,缩聚温度为260℃,缩聚时间为120min。在此工艺条件下合成得到的PTT树脂的特性粘度为0.96dL/g,具有很高的工业应用价值,可以用来进行纺丝和成型加工。利用DSC和TG对PTT的熔融行为和稳定性进行研究,发现PTT是半结晶聚合物,并且在熔融过程中出现双重熔融峰；PTT的稳定性要比PET差一些,但和PBT比较相近。通过DSC对PTT的等温结晶和非等温结晶动力学进行了研究。结果表明：在PTT的等温结晶过程中,Avrami指数n在1.41-1.99之间,PTT的等温结晶行为对结晶温度有很强的依赖性,随结晶温度的上升,半结晶时间t1/2延长,结晶速率常数k值减小结晶速率下降；在非等温结晶过程中,随着降温速率的提高,结晶动力学速率常数Zc逐渐增大,半结晶时间t1/2缩短。采用毛细管流变仪对PTT熔体的流变性能进行了研究。PTT熔体具有非牛顿流体特征,表观粘度随着剪切速率的增大而降低,表现出典型的剪切变稀现象。