本文關(guān)鍵詞：廢舊聚酯瓶制備PET沉析纖維及性能研究

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【摘要】：我國(guó)是世界上最大的聚酯生產(chǎn)國(guó),隨著聚酯瓶應(yīng)用范圍的不斷增加,其消費(fèi)量呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì),聚酯瓶大量消費(fèi)后產(chǎn)生的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染問(wèn)題備受關(guān)注,因此研究廢舊聚酯瓶回收再利用具有重要的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。目前,聚酯瓶再生切片已廣泛應(yīng)用于非織造布和聚酯短纖的生產(chǎn),但對(duì)于制備具有差異化纖維等研究較少。本文以聚酯瓶再生切片為原料,采用沉析法制備出聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)沉析纖維,并探討PET沉析纖維的成形機(jī)理、結(jié)構(gòu)性能、表面形貌等物化性能。同時(shí)對(duì)PET沉析纖維的親水性進(jìn)行改性研究,制備出一種親水性較好的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯/聚己二酰己二胺(PET/PA66)復(fù)合沉析纖維。本文首先分析了聚酯瓶再生切片在苯酚和四氯乙烷混合溶劑中的溶解機(jī)理,其次測(cè)定該聚合物的特性粘度和分子量,以及聚酯瓶再生切片和PA66切片的結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性能。結(jié)果表明:聚酯瓶再生切片經(jīng)造粒過(guò)程,其粘度降低為0.61-0.89 dL/g,相對(duì)分子量在16723-26508間,表明聚酯瓶再生切片滿足聚酯成纖條件。通過(guò)傅里葉紅外光譜儀(FTIR)和熱重分析儀檢測(cè),結(jié)果顯示聚酯再生切片和PA66切片純度較高,其熔融溫度分別為432.8°C和455.3°C,說(shuō)明兩種切片的熱穩(wěn)定性較好。其次研究了PET沉析纖維的成形機(jī)理,發(fā)現(xiàn)PET沉析纖維成形過(guò)程包括雙擴(kuò)散,凝固和相分離三個(gè)過(guò)程,并且沉析纖維表面形態(tài)受凝固劑擴(kuò)散系數(shù)的影響較大。本文主要研究剪切速率對(duì)PET沉析纖維長(zhǎng)度、表面形貌、結(jié)構(gòu)特征、結(jié)晶性能和熱穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明:隨著剪切速率的增大,PET沉析纖維的重均長(zhǎng)度呈正態(tài)分布,長(zhǎng)度主要集中在0.15-0.55 mm間,纖維外形呈帶狀,其結(jié)晶度和熱穩(wěn)定性均隨剪切速率的增大而增大,當(dāng)剪切速率為5000 r/min時(shí)纖維的熱穩(wěn)定性基本保持不變,說(shuō)明高剪切速率有利于沉析纖維熱穩(wěn)定性的提高。由于PET沉析纖維親水性較差,一定程度上限制其在紙張抄造中的部分性能。因此本研究選用含親水基團(tuán)較多的PA66切片,通過(guò)物理共混的方法對(duì)PET沉析纖維親水性進(jìn)行改性,制備得到PET/PA66復(fù)合沉析纖維。研究了不同配比PET/PA66復(fù)合沉析纖維的打漿度、接觸角、表面形態(tài)和結(jié)構(gòu)特征等性能。結(jié)果表明,PET/PA66復(fù)合沉析纖維在3305 cm-1、1636 cm-1、1539 cm-1出現(xiàn)特征峰,分別屬于-NH伸縮振動(dòng)峰和酰胺Ⅰ帶及酰胺Ⅱ帶。研究發(fā)現(xiàn)隨著PA66含量的增加PET/PA66復(fù)合沉析纖維長(zhǎng)度呈減小趨勢(shì),其長(zhǎng)度主要分布在0.15 mm左右,纖維在R100-R200間占到62.1%-81.5%。復(fù)合沉析纖維外形呈帶狀且纖維直徑較小。隨著PA66含量的增加,纖維的打漿度呈增大趨勢(shì)最后保持在27°SR、接觸角依次減小、纖維分散效果依次變好。XRD和熱性能結(jié)果顯示PET和PA66切片在2θ為22.3°處衍射峰出現(xiàn)疊加現(xiàn)象,并且共混后測(cè)得復(fù)合沉析纖維僅出現(xiàn)一個(gè)熔融峰,說(shuō)明PET/PA66混合溶液的相容性較好。最后將形態(tài)相同的自制PET沉析纖維與采用熔融紡絲再經(jīng)分絲帚化制得的市售PET漿粕進(jìn)行性能對(duì)比。通過(guò)纖維質(zhì)量分析儀、掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力學(xué)顯微鏡(AFM)、FTIR等檢測(cè)手段進(jìn)行表征。結(jié)果表明:PET沉析纖維在水介質(zhì)中均勻分散且穩(wěn)定性較好,而市售PET漿粕則絮聚分散于水面上。PET沉析纖維的重均長(zhǎng)度相比PET漿粕的重均長(zhǎng)度較小,主要在0.1-1.0 mm間,其細(xì)小纖維含量分別為70.4%、57.6%。SEM和AFM圖像顯示,PET沉析纖維相比PET漿粕纖維表面粗糙度大,纖維外形呈帶狀,表面有褶皺,而PET漿粕表面光滑,外形呈棒條狀。此外PET沉析纖維結(jié)晶度略高于PET漿粕,分別為37.88%和33.26%;沉析纖維的初始分解溫度和最大分解溫度均高于PET漿粕的初始分解溫度和最大分解溫度,說(shuō)明自制PET沉析纖維比PET漿粕的熱性能優(yōu)異。
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TQ342.2

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本文編號(hào)：1303129