|
摘要：選取環(huán)氧樹脂為擴(kuò)鏈劑,在雙螺桿擠出機(jī)中對(duì)聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)進(jìn)行熔融擴(kuò)鏈,利用熔體質(zhì)量流動(dòng)速率(MFR)的變化表征擴(kuò)鏈效果,研究了環(huán)氧樹脂擴(kuò)鏈PET時(shí),擠出溫度、擴(kuò)鏈劑選擇、擴(kuò)鏈劑用量等對(duì)擴(kuò)鏈反應(yīng)的影響,并與擴(kuò)鏈劑ADR-4380進(jìn)行了比較。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):不同的擠出溫度對(duì)擴(kuò)鏈效果影響較大;不同類型環(huán)氧樹脂的擴(kuò)鏈效果差異很大;隨著擴(kuò)鏈劑加入量的增加,擴(kuò)鏈效果先增加明顯后趨于穩(wěn)定。與擴(kuò)鏈劑ADR-4380相比,縮水甘油酯類環(huán)氧的擴(kuò)鏈效果更好。
熱塑性聚酯,特別是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)自其工業(yè)化生產(chǎn)以來,已迅速發(fā)展成為一種重要的塑料。20世紀(jì)50年代PET實(shí)現(xiàn)了纖維領(lǐng)域的工業(yè)化生產(chǎn),通過對(duì)PET改性,使PET的應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大,特別是由于聚酯增黏技術(shù)的發(fā)展,使得20世紀(jì)70年代末期注拉吹瓶生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。但隨著聚酯工業(yè)的迅猛發(fā)展,相伴而來的是聚酯廢料越來越多,目前已成為引起“白色污染”的元兇之一。針對(duì)大量廢舊PET飲料瓶的回收問題,如果單純使用普通擠出機(jī)加工,則在擠出加工過程中很容易發(fā)生水解、熱解等反應(yīng),導(dǎo)致產(chǎn)品的摩爾質(zhì)量較低,其力學(xué)性能不能滿足下游制品成型加工的要求,因此在完成PET的再生過程中需要提高聚酯的摩爾質(zhì)量。自20世紀(jì)80年代起日本的Inata[1-6]等人對(duì)聚酯擴(kuò)鏈反應(yīng)進(jìn)行了一系列的研究,即通過加入擴(kuò)鏈劑與聚酯中的端羧基和端羥基反應(yīng),將不同聚酯大分子連接起來,從而提高聚酯的摩爾質(zhì)量。這種方法由于具有高效、快速等特點(diǎn),引起了許多學(xué)者的興趣。這種熔融擴(kuò)鏈法也日益引起工業(yè)界的注意,此方面的研究工作層出不窮[7-12]。通過研究不同擴(kuò)鏈劑和反應(yīng)條件對(duì)PET擴(kuò)鏈反應(yīng)的影響,尋找合適的擴(kuò)鏈劑和反應(yīng)條件,可以將熔融擴(kuò)鏈法應(yīng)用于PET的再生過程中。本文選取環(huán)氧樹脂為擴(kuò)鏈劑,通過測(cè)定試樣的熔體質(zhì)量流動(dòng)速率(MFR),研究了擠出溫度、擴(kuò)鏈劑種類、擴(kuò)鏈劑用量等因素對(duì)PET擴(kuò)鏈效果的影響,并將環(huán)氧樹脂與商品擴(kuò)鏈劑ADR-4380進(jìn)行了比較。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1·1 原料
1·2 主要設(shè)備
雙螺桿擠出機(jī): SHJ-35,南京杰恩特機(jī)電有限公司;熔體流動(dòng)速率儀: XRL-400 A/B/C/D型,承德精密試驗(yàn)機(jī)有限公司。 
?
2·1 擠出溫度對(duì)PET擴(kuò)鏈效果的影響
為了研究反應(yīng)溫度對(duì)PET擴(kuò)鏈效果的影響,我們分別在260、265和270℃下擠出造粒,測(cè)試所得粒料的MFR,具體數(shù)據(jù)列于表1。從表1可以看到:隨著造粒溫度的升高,純PET的MFR變大,從260℃時(shí)的37 g/10min到265℃時(shí)的38 g/10min,再到270℃時(shí)的40 g/10min,表明造粒溫度提高, PET的摩爾質(zhì)量變小,說明PET對(duì)溫度十分敏感,溫度升高使得PET降解。PET中加入0·5份不同環(huán)氧樹脂,經(jīng)260℃擠出造粒后,其MFR明顯降低,這證明了環(huán)氧樹脂對(duì)PET的明顯擴(kuò)鏈效果。對(duì)于同一擴(kuò)鏈體系來說,MFR也隨溫度的升高而變大,其變化規(guī)律都是相似的,MFR都隨溫度的升高而變大,說明PET在進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)的同時(shí)也有降解反應(yīng)發(fā)生,為提高擴(kuò)鏈效果應(yīng)盡量降低造粒溫度。
2·2 擴(kuò)鏈劑種類及用量對(duì)PET擴(kuò)鏈效果的影響
為考察擴(kuò)鏈劑種類及用量對(duì)PET擴(kuò)鏈效果的影響,分別使用三種環(huán)氧樹脂,改變用量并在260℃下擠出造粒,測(cè)試所得粒料的MFR,其結(jié)果見圖1。圖1的結(jié)果表明,三種環(huán)氧樹脂擴(kuò)鏈劑的變化規(guī)律是相似的,當(dāng)擴(kuò)鏈劑用量較少時(shí), PET的MFR隨擴(kuò)鏈劑用量增加而急劇下降;當(dāng)擴(kuò)鏈劑用量較多時(shí), PET的MFR隨擴(kuò)鏈劑用量增加下降緩慢。這說明, PET中擴(kuò)鏈劑用量較少時(shí)的擴(kuò)鏈效果更明顯。
?
從圖1中還可看到,三種環(huán)氧樹脂擴(kuò)鏈劑的擴(kuò)鏈效果是明顯不同的。隨擴(kuò)鏈劑用量從0增加到1份,PET+711體系的MFR從37 g/10min下降到8 g/10min; PET+TDE85體系的MFR從37 g/10min下降到13 g/10min;而PET+LY3505體系的MFR從37g/10min下降到18 g/10min。說明三者的擴(kuò)鏈效果是: 711>TDE85>LY3505。711和TDE85均為縮水甘油酯型環(huán)氧,而LY3505為雙酚A型,這也符合以下規(guī)律[13]:縮水甘油酯型>縮水甘油醚型>雙酚A型>脂環(huán)族型。這是因?yàn)镻ET和環(huán)氧樹脂的反應(yīng)是親核反應(yīng),聚酯羧基上顯負(fù)電的羥基氧攻擊環(huán)氧基團(tuán)上顯正電的碳,因此環(huán)氧基團(tuán)的鄰近基團(tuán)如果具有吸電性,會(huì)增加環(huán)氧基團(tuán)上碳的正電性,使反應(yīng)活性提高;相反,如果環(huán)氧基團(tuán)的鄰近基團(tuán)具有推電子性,則會(huì)降低環(huán)氧基團(tuán)上碳的正電性,反應(yīng)活性降低。不同類型環(huán)氧樹脂由于環(huán)氧基團(tuán)鄰近基團(tuán)親電性的不同,使得其擴(kuò)鏈反應(yīng)活性顯示出很大的不同。實(shí)驗(yàn)證明,縮水甘油酯類環(huán)氧為PET的良好擴(kuò)鏈劑。
3 結(jié)論
利用環(huán)氧擴(kuò)鏈劑可以對(duì)PET進(jìn)行擴(kuò)鏈。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):不同類型環(huán)氧樹脂的擴(kuò)鏈效果相差很大,縮水甘油酯類環(huán)氧(711, TDE85)具有較好的擴(kuò)鏈效果;隨著擴(kuò)鏈劑用量的增加,擴(kuò)鏈效果先增加明顯后變化緩慢; PET在進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)的同時(shí)也有降解反應(yīng)發(fā)生,為提高擴(kuò)鏈效果應(yīng)盡量降低造粒溫度;雙酚A型環(huán)氧LY3505的擴(kuò)鏈效果不如ADR-4380,但甘油酯類環(huán)氧711和TDE85的擴(kuò)鏈效果優(yōu)于ADR-4380。
|
