不同形态聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料对沥青混合料性能的影响研究

文中以选取聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为研究对象,通过高低温性能、水稳定性及抗疲劳性能试验,考察其处于粉末状与颗粒状两种不同形态并以不同含量、不同方式掺入对沥青混合料性能的影响.结果表明:湿法不适用于PET塑料对沥青混合料的改性,建议将PET以干法掺入沥青混合料中且推荐掺量区间为3%~6%;颗粒状与粉末状PET对沥青混合料的高、低温性能具有明显改善效果且提升幅度相似,但其均会对沥青混合料的水稳定性产生劣化影响,控制掺量在6%以内可满足规范水稳定性技术要求;同一掺量下,颗粒状PET对沥青混合料的抗疲劳性能提升优于粉末状PET.综合而言,推荐使用PET颗粒进行沥青混合料干法改性且最佳推荐掺量为6%.

聚对苯二甲酸乙二醇酯中低聚物组成的双检测器色谱法分析

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料中的低聚物会显著影响其加工性能和终端产品的品质。为探究PET中低聚物的组成,通过一步沉淀法提取PET中的低聚物,借助超高效聚合物色谱(APC)、光电二极管阵列检测器(PDA)和示差折光检测器(RID)对自制的低聚物混合标准溶液进行标定,由外标法拟合各组分的标准曲线,建立定量检测低聚物组成的方法。结果表明:在240 nm吸收波长下,可获得分离度高且重复性好的低聚物色谱图;在测定范围内,相关系数R^(2)>0.99,相对标准偏差RSD<2.00%,方法的线性关系及重复性良好。对未知浓度的试样进行检测可知,PET纤维中的低聚物包括环状二聚体、含一个二甘醇的环状二聚体、环状三聚体、环状四聚体,其中以环状三聚体和环状四聚体为主;所测试样品中,物理法再生PET中低聚物总含量最多,原生PET次之,化学法再生PET中低聚物含量最少。

纳米聚对苯二甲酸乙二醇酯对水稻幼苗光合作用系统和金属组稳态平衡的影响

纳米塑料(NPs)是全球关注的新兴污染物,然而有关它们对陆生植物毒性的知识仍然有限。比较了不同浓度的纳米聚对苯二甲酸乙二酯(nPET)对水稻幼苗的影响。与对照组相比,低浓度(10 mg/L)的nPET明显抑制幼苗的生长,叶绿素含量明显下降,水稻根中的MDA含量和SOD活性都明显增加,GPx活性变化主要反映在水稻茎部和叶片,表明nPET会干扰水稻光合作用系统,并引发氧化应激。此外,nPET还改变水稻幼苗中钙(Ca)、锰(Mn)、铁(Fe)、镍(Ni)和锌(Zn)的含量,表明暴露于nPET会影响植物体内的金属组稳态平衡。总之,nPET会影响水稻苗的光合作用,造成氧化损伤,并干扰体内金属组的稳态平衡,从而影响水稻的生长发育。

环状对苯二甲酸乙二醇酯低聚体的沉淀分离提纯与开环聚合

通过低溶液浓度下聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的解聚成环(CDP)反应可制备环状对苯二甲酸乙二醇酯低聚体(CET),但解聚粗产物组成复杂,影响CET高值化应用。本研究对PET解聚产物进行选择性沉淀分离提纯,研究了沉淀温度、沉淀剂种类等对CET收率的影响,并考察了纯化CET的热性能和开环聚合行为。结果表明:以乙醇为沉淀剂时,选择性沉淀得到的CET中线性低聚物和催化剂残留量随温度降低而减少,沉淀温度为30℃时线性低聚物和催化剂残留量较低;以正己烷等饱和烷烃为沉淀剂,沉淀温度为30℃时,可得到不含线性低聚物组分的CET,且以正己烷为沉淀剂,CET收率最高(72.69%)。纯化CET在不加催化剂或添加1%(质量分数)三氧化二锑催化剂、320℃下开环聚合8 min,可分别制得特性黏数为0.56 dL/g和0.64 dL/g的PET。

聚对苯二甲酸丁二醇酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯纬编运动T恤面料的热湿舒适性

为研究不同组织结构参数的纬编单面面料对运动休闲T恤热湿舒适性的影响,开发了13款聚对苯二甲酸丁二醇酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PBT/PET)纬编单面针织物。通过对PBT/PET纬编单面针织物的透气率、透湿量、热阻、水分蒸发速率和液态水分管理能力这5个指标进行测试,探究织物组织结构和单丝线密度对织物厚度、面密度、孔隙率及热湿舒适性能的影响。在表征5个单项指标的基础上,运用灰色聚类分析对这13款纬编单面运动T恤面料的热湿舒适性进行综合评价。结果表明:织物的组织结构、厚度、单丝线密度、孔隙率以及面密度与织物的热湿舒适性能显著相关;组织结构为平纹、单面提花(1)和单珠地网眼的织物的热湿舒适性较好,因此更适合应用于运动休闲领域。

共聚阻燃改性聚对苯二甲酸乙二醇酯的制备及其性能

针对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)阻燃性较差的问题,以[(6-氧代-6H-二苯并[c,e][1,2]氧磷杂己环-6-基)甲基]丁二酸(DDP)和明胶基碳点(gCDs)构建复合阻燃体系,采用原位聚合法制备了阻燃DDP-gCDs-PET,借助扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪对其结构进行分析,通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)及锥形量热指标研究了不同质量分数的gCDs与DDP复配后对PET阻燃性能的影响,并利用热重-傅里叶变换红外光谱分析探究了阻燃PET在气相中的热分解产物,提出了DDP、gCDs对PET的阻燃机制。结果表明:当添加DDP质量分数为8%、gCDs质量分数为1.0%时,DDP-gCDs-PET的UL-94等级提升至V-0级,LOI值可达到35%;相较于纯PET,DDP-gCDs-PET的热释放速率峰值降低39.77%,总热释放量降低25.00%,引燃时间延长25 s,阻燃效果显著改善;在燃烧过程中DDP促进了PET基体分解并在气相中淬灭自由基,gCDs使热量迅速扩散,提升了PET基体的热稳定性能,且gCDs在凝聚相促进成炭使DDP中的P留存于炭层中,二者共同作用提升了PET的阻燃性能。

石墨烯改性聚对苯二甲酸乙二醇酯研究进展

综述了石墨烯改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的制备方法主要有三种:原位聚合法、熔融共混法和表面负载法。前两种是常见的聚合物/无机纳米复合材料的制备方法,后一种则是基于PET作为纤维应用的改性方法。介绍了不同制备方法得到的复合材料的性能特点。指出石墨烯改性PET具有良好的性能提升和应用前景,是一种有潜力的新型复合材料。在未来的研究中,需要进一步探究石墨烯与PET的相互作用机制,优化制备方法,拓展应用领域,并解决材料的生产成本问题,以实现石墨烯改性PET的商业化应用。

商用聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维中低聚物析出机制及影响因素

为分析商用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)短纤维低聚物析出的主要原因,筛选低聚物脱落性能差别显著的2种短纤维进行溶剂萃取和热诱导,制得萃取纤维、热诱导纤维和低聚物,基于其外观形貌、热性能和结晶结构等测试,分析低聚物结构组分及其析出规律与原理。结果表明:2种萃取低聚物的主要成分均为环状三聚体(C 3)和少量PET微晶聚合物,表面低聚物较多的PET短纤维(HM)含有可能是环状四聚体(C 4)的高熔点低聚物;HM低聚物的C 3和PET微晶的熔点相对较高,分别为173.5和146.7℃;C 3在短纤维、萃取低聚物和高温过程分别主要以A、B和A/B混合型晶型存在,HM低聚物的A和B型C 3的熔点相对较高,分别为173.5和314.5℃;2种纤维的低聚物含量相近,与表面低聚物较少的PET短纤维(LM)相比,HM短纤维的结晶度相对偏低11.25%,其A型C 3含量相对偏少,熔点偏高1.7℃,B型C 3的熔点偏高1.9℃,且含二甘醇残基的环聚物含量相对略高;对2种纤维在140~200℃进行热空气热诱导1 h发现,在140、160和180℃时,低聚物析出量均随温度升高而增加,但HM短纤维析出明显较少,在200℃时低聚物析出量均快速增多,晶型和数量均趋于一致;热诱导作用是影响低聚物析出的主要因素,纤维后加工的热处理条件、纤维结晶度和聚合过程中乙二醇/对苯二甲酸的质量比可能是析出的重要因素。

温度对酶促聚对苯二甲酸乙二醇酯降解的影响分析

近年来,聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的酶法降解及循环利用备受关注.PET的酶法降解是在不可溶聚合物表面发生的界面催化过程,酶通过水解PET聚合物表面上可及的酯键,将聚合物逐渐分解成单体.反应温度可以从酶的催化活性、热稳定性以及PET材料的生物可降解性等多个方面影响PET的降解过程,是影响PET酶法降解效果的主要因素之一.深入了解温度对PET酶降解过程的热力学和动力学调控机制,对PET降解酶的发掘与改造和酶法降解工艺的优化具有重要意义.本文以叶枝堆肥角质酶(LCC)的突变体WCCG为例,详细研究了温度对WCCG降解低结晶度PET(结晶度7.6%)和高结晶度(结晶度30%)PET微颗粒的影响.通常认为PET的酶促降解需要在其玻璃化转变温度(Tg,~70℃)附近或以上进行.实验测定了不同温度下的降解速率,并利用阿伦尼乌斯公式作图.结果表明,当反应温度在45℃(低于通常认为的Tg,b值约20℃)附近时,反应活化能突然降低,说明此时PET微颗粒表面的玻璃化转变已经开始,酶促降解已经能够有效进行,表现出酶解PET的界面催化特征.当温度高于75℃时,PET降解速率迅速降低,酶受热失活.研究还发现,WCCG存在热激活现象:通过将WCCG在不同温度下温育一段时间后在60℃下进行活性测定,WCCG在50-70℃范围内温育后活性显著提高;在70℃下温育4 h后其降解低结晶度PET的活性提高约1倍,同时对小分子底物4-硝基苯酚丁酯的活性也有明显提高.利用圆二色光谱和荧光光谱检测了WCCG的二级和三级结构变化.结果表明,热处理后的WCCG中的α-螺旋含量显著减少而β折叠含量增加,酶分子疏水性提高,这与分子动力学模拟结果一致.单分子力谱测试结果表明,热处理后的WCCG较处理前的酶与PET薄膜之间的粘附力从88 pN提高到150 pN.因此,WCCG的热激活是其本征催化活性改善和酶与PET表面吸附力增强共同作用的结果.WCCG在高结晶度PET的降解中也存在类似热激活现象.此外,在长时间的降解反应中,无定形区域的PET链段在相对较高的降解温度下逐渐进一步结晶,导致酶催化降解速率随着降解时间的延长而下降.综上所述,温度对酶催化PET降解过程的主要影响包括:PET表面的玻璃化转变、酶的热激活、酶的热失活、温度导致的PET材料再结晶,这些因素相互交织,说明酶促PET降解的温度依赖的复杂性.未来的研究除了继续挖掘和设计高活性、高稳定的PET水解酶外,还应提高酶在45到70℃范围内的催化活性并关注降解工艺的优化.

聚对苯二甲酸乙二醇酯解聚为高附加值化学品的研究进展

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)因其具有透明度高、重量轻和无毒等特性,广泛应用于饮料瓶、纺织品、塑料薄膜和食品包装等领域。随着PET的生产和消费快速增长,大量废弃PET造成的环境污染问题日益突出。本文概述了PET化学解聚为高附加值化学品的方法,主要包括水解法﹑醇解法﹑糖解法、胺解法和氢解法,同时讨论了不同化学解聚方法的优缺点,并对未来PET升级回收进行了展望。

十四烷二酸共聚改性聚对苯二甲酸乙二醇酯的流变及可纺性研究

利用毛细管流变仪研究了改性单体十四烷二酸添加量对共聚改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)流变性能的影响。考察了共聚酯表观黏度(ηa)、黏流活化能(Eη)和非牛顿指数(n)与剪切温度及剪切速率的关系,并研究了不同共聚酯的熔融纺丝性能。结果表明:共聚酯属于典型的假塑性非牛顿流体,ηa和Eη随十四烷二酸添加量的增加而下降。随着温度升高,非牛顿指数n值变大,在270、275、280℃时共聚酯n值均略低于空白PET;在285℃,十四烷二酸添加量为4%的共聚酯n值与空白PET相当。共聚酯的结构黏度指数(Δη)随着温度的升高而下降,在285℃时,十四烷二酸添加量为4%的共聚酯与空白PET的Δη值相当。随着十四烷二酸添加量增加,组件压力下降,纺丝机负荷下降。与常规聚酯相对比,十四烷二酸改性共聚酯纤维基本能够符合服用纤维的强伸性能指标,表现出较好的可纺性,并且纤维的柔软程度得到一定提升。

对苯二甲酸乙二醇酯降解机理密度泛函的理论研究

采用密度泛函理论方法B3P86/6-31++G(d, p),对对苯二甲酸乙二醇酯一聚体降解反应机理进行了理论研究.设计了对苯二甲酸乙二醇酯一聚体纯热解、水解和醇解、水或醇作为催化剂降解过程的各种可能反应路径,对参与反应的各种中间体、过渡态及产物进行了几何结构优化和频率计算以获得热力学与动力学参数值.计算结果表明:当水或甲醇作为对苯二甲酸乙二醇酯热降解过程中的催化剂时,利用水或甲醇O-H中H提供到对苯二甲酸乙二醇酯一聚体主链酯键中O原子上形成对苯二甲酸,而乙烷基脱掉的H原子与水中羟基(-OH)或醇中甲氧基(-OCH3)结合形成新的水或者甲醇,从而降低对苯二甲酸乙二醇酯热解过程中的反应能垒(251.4 kJ/mol→181.1 kJ/mol(甲醇)和187.5 kJ/mol(水));当水或甲醇作为对苯二甲酸乙二醇酯热降解过程中的反应物参与反应时,利用水或甲醇O-H中H提供到对苯二甲酸乙二醇酯一聚体主链乙烷基旁O原子上形成乙二醇,而水中羟基(-OH)或醇中甲氧基(-OCH3)结合对苯二甲酸乙二醇酯一聚体主链羰基中C原子上形成对苯二甲酸或对苯二甲酸单甲酯,进而达到降低对苯二甲酸乙二醇酯热解过程中的反应能垒(156.4 kJ/mol(醇解)和170.1 kJ/mol(水解)).在反应过程中,无论是水/甲醇催化或是水/甲醇参与反应都能在一定程度上降低对苯二甲酸乙二醇酯一聚体主要基元反应步的反应能垒,使反应更易于进行.

辐射法制备聚乙烯醇(PVA)改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜及其防雾性能

利用γ射线辐射交联制备聚乙烯醇(PVA)改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜,PVA分子在γ射线辐照后形成交联网络并负载在PET薄膜表面。傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的分析,证明了PVA成功地固定在PET表面。透光率测试表明,改性薄膜保持了良好的光学性能,透光率为89%。高温高湿和低温冷冻测试表明,样品在两种极端条件下能均保持良好的防雾性能。饱和吸水性测试表明,改性PET薄膜防雾化性能来源于PVA交联网络的吸水性,负载率12.43%的PET薄膜饱和吸水率达到50%。

聚丁二酸-共-对苯二甲酸丁二醇酯/氧化镁复合薄膜的制备及性能

以聚丁二酸-共-对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)为基体,纳米氧化镁(MgO NPs)为抗菌剂,通过溶剂挥发法制备了PBST/MgO纳米复合薄膜,并探讨了复合薄膜在食品包装中的应用。研究了MgO NPs对纳米复合薄膜的机械性能、水蒸汽透过率(WVP)、氧气透过率(OTR)和紫外阻隔性能的影响。结果表明:MgO NPs的加入改善了PBST基体的力学性能和阻隔性能。与PBST薄膜相比,复合膜的拉伸强度和断裂伸长率分别提高了43.7%和32.2%,水蒸汽透过率和氧气透过率分别降低了28.1%和23.6%,并具有良好的紫外阻隔性能。当MgO NPs质量含量为5%时,复合膜的性能最佳。

茶梗纤维-聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯复合材料的制备及其性能

为了实现茶剩余物的资源高值化利用,以茶梗纤维(TSF)为原料,用扩链剂4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(4,4'-MDI)对其进行表面改性,将4,4'-MDI改性后的茶梗纤维(MDI-TSF)与聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)共混制备复合材料。4,4'-MDI两端异氰酸酯键(―N=C=O)与TSF表面羟基(―OH)进行反应,减少TSF表面羟基含量并削弱其表面极性,从而减少了TSF与PBAT之间的极性差,环氧大豆油(ESO)加入改善两者之间界面相容性,从而可提高复合材料的机械性能。改性茶梗纤维MDI-TSF的加入可以有效增强复合材料的拉伸强度、弯曲强度以及热稳定性,当PBAT与MDI-TSF质量比80∶20,即MDI-TSF添加量20%,加入10%ESO制得的复合材料PBAT/ESO/20%MDI-TSF综合力学性能最佳,拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别为13.014 MPa、10.94 MPa和18.314 kJ/m^(2),与复合材料PBAT/ESO/20%TSF(8.652 MPa,8.32 MPa,14.563 kJ/m^(2))相比,拉伸强度提高了50.4%,弯曲强度提高了31.5%,冲击强度提高了25.8%,热稳定性和结晶度均有提高。

再生无色聚对苯二甲酸丁二醇酯-co-碳酸丁二醇酯流变性能研究

有色废旧聚酯纺织品经乙二醇(EG)醇解后,与甲醇(MeOH)酯交换并脱色提纯,得到无色对苯二甲酸二甲酯(DMT);DMT再与1,4-丁二醇(BDO)酯交换得到无色对苯二甲酸双羟基丁二醇酯(BHBT);BHBT与碳酸二甲酯(DMC)和BDO酯交换,得到双甲基碳酸丁二醇酯(BMBC),通过缩聚反应制备出再生无色聚对苯二甲酸丁二醇酯-co-碳酸丁二酯(clr-PBCT)共聚酯。采用毛细管流变仪分别对clr-PBCT60和clr-PBCT70的熔融流变性能进行了测试。结果表明:2种clr-PBCT共聚酯的熔体呈现剪切变稀现象,具有非牛顿流体的流动特征;当剪切速率小于1100 s^(-1)时,clr-PBCT60的可纺性要优于clr-PBCT70;二者的非牛顿指数n均小于1,且随着测试温度的提高而增大;其粘流活化能(ΔE_(η))则随剪切速率的增加而减小,且clr-PBCT60共聚酯的ΔE_(η)明显低于clr-PBCT70;当剪切速率小于1100 s^(-1)时,clr-PBCT60样品熔体的结构黏度指数低于clr-PBCT70样品,剪切速率增大时则相反。

酸性离子液体的制备及在生物基聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯合成中的催化性能

制备了5种酸性离子液体催化剂([DA-2PS][X]_(2)),利用红外光谱仪、核磁共振波谱仪、紫外光谱仪和热重分析仪对其化学结构、Brønsted酸性和热性能进行了表征与测试.用其代替传统金属催化剂催化2,5呋喃二甲酸(FDCA)与乙二醇(EG)直接酯化反应合成聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF),讨论了Brønsted酸性强弱对催化性能的影响,其中Brønsted酸性最强的[DA-2PS][HSO_(4)]_(2)催化性能最好.通过正交实验获得了最佳工艺参数,即催化剂用量为FDCA摩尔数的0.10%,n(EG)∶n(FDCA)=2∶1,酯化温度为210℃,缩聚温度为240℃,缩聚时间为6h.在最佳工艺参数下,FDCA转化率为98.1%,PEF的特性黏度为0.63dL/g,数均分子量达到25592.PEF的结构表征和热性能测试结果表明,所合成的物质为目标产物,且具有与传统金属催化剂合成的PEF相当的热性能.

异氰尿酸三缩水甘油酯诱导扩链改性对聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯发泡性能的优化

聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)的低熔体强度限制了其在轻量化方面的应用。文中采用异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)扩链改性PBAT,以改善其熔体强度,从而提高其在注塑成型条件下的发泡性能。通过使用差示扫描量热仪、旋转流变仪和万能力学试验机,研究了不同含量TGIC对PBAT熔融结晶行为、流变性能和力学性能的影响;使用扫描电镜观察了经TGIC扩链改性后不同PBAT样品的发泡性能。结果表明,适量的TGIC能诱导PBAT形成长链支化结构,提高分子链交联度,降低其结晶度、结晶温度和熔融温度,同时提高其拉伸强度,但降低了断裂伸长率。改性后的PBAT具有较高的储能模量、复数黏度和较低的损耗因子,表现出应变硬化行为,熔体弹性和强度得到提高。发泡性能分析结果显示,在注塑发泡条件下,含4%TGIC的样品具有最小泡孔直径、最大泡孔密度和均匀泡孔分布,展现出理想泡孔结构,说明经TGIC扩链改性后,PBAT熔体强度得以改善,发泡性能提升。

聚对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯-对苯二甲酸异山梨醇酯合成及性能研究

为了提高聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的玻璃化转变温度,改善制品的耐热性能,以对苯二甲酸(PTA)、异山梨醇(ISB)、1,4-环己烷二甲醇(CHDM)、乙二醇(EG)为原料,采用直接酯化、熔融缩聚法合成聚对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯-对苯二甲酸异山梨醇酯(PCIT)共聚酯,考察ISB/CHDM比例对酯化及缩聚反应速率和产品性能的影响。采用差示扫描量热仪(DSC)研究了共聚酯的热性能,采用万能材料试验机表征了共聚酯的力学性能。结果表明,随着ISB添加量增加、CHDM添加量减少,酯化表观活化能增加、酯化及缩聚反应速率减缓、共聚酯b值升高、玻璃化转变温度T g升高、热降解速率加快、力学性能下降,但共聚酯在ISB含量为22.8%时,仍保持缺口冲击强度高于130 J/m、断裂伸长率大于100%。

聚(己二酸/对苯二甲酸)-丁二醇酯基自发气调薄膜的性能研究及应用

采用熔融共混法将聚(己二酸/对苯二甲酸)-丁二醇酯(PBAT)和聚(L-乳酸-衣康酸丁二醇酯)(PLBI)通过双螺杆挤出机制备了不同共混比例的薄膜,分析了不同PLBI添加量对PBAT薄膜气体透过性能及力学性能的影响,进一步结合材料的气体透过性和草莓的呼吸特性,对草莓进行气调包装(MAP)系统设计,并应用于其自发气调保鲜实验。结果表明,PLBI添加量为15%时,共混薄膜仍旧保持较好的力学性能,通过对共混比例的调控,将PBAT的CO_(2)/O_(2)透过比(CDP/OP)从10.57降低至3~7左右,同时提高了材料的保水性,使得该材料更适用于气调果蔬包装,应用于草莓自发气调保鲜实验,低温储藏下将草莓的货架期延长至21d。