環(huán)狀對(duì)苯二甲酸丁二醇酯改性研究

李屹桐 滕紅燕

摘 要：環(huán)狀對(duì)苯二甲酸丁二醇酯（CBT）在低分子量雙官能環(huán)氧樹脂（端環(huán)氧基聚乙二醇）存在下聚合。實(shí)驗(yàn)證明用2%的環(huán)氧樹脂效果最佳，并且其機(jī)械性能保持對(duì)不受環(huán)氧樹脂的影響。實(shí)驗(yàn)表明pCBT的羧基端基和二環(huán)氧化物的縮水甘油基官能團(tuán)發(fā)生酯化反應(yīng)。隨著環(huán)氧含量增加，鏈增長(zhǎng)的pCBT顯示出分子量增加和玻璃化轉(zhuǎn)變減少的現(xiàn)象。

The cyclic butylene terephthalate （CBT） is polymerized in the presence of a low molecular weight difunctional epoxy resin （terminal epoxy polyethylene glycol）. Experiments have shown that 2% epoxy resin works best and its mechanical properties remain relatively unaffected by epoxy resin. Experiments have shown that the carboxyl end group of pCBT and the glycidyl functional group of the diepoxide undergo an esterification reaction. As the epoxy content increases， the chain-grown pCBT exhibits an increase in molecular weight and a decrease in glass transition

關(guān)鍵詞：環(huán)狀對(duì)苯二甲酸丁二醇酯；端環(huán)氧基聚乙二醇；原位開環(huán)聚合；增韌；

CBT；Epoxy polyglycol； In situ ring-opening polymerization；Toughening；

一.簡(jiǎn)介：

環(huán)狀對(duì)苯二甲酸丁二醇酯低聚物（CBT）是熱塑性樹脂，具有快速聚合特性，向其中加入催化劑，可快速開環(huán)聚合，加工過(guò)程中不釋放小分子。但所得的pCBT仍然是脆性的[1]。提高pCBT的韌性的方法：一種是降低結(jié)晶度，即在聚合后應(yīng)用快速冷卻來(lái)實(shí)現(xiàn)[2]。另一種是添加增塑劑來(lái)增加鏈的流動(dòng)性[3]。但這兩種方法存在弊端，對(duì)設(shè)備要求較高且溶劑不環(huán)保。故我們通過(guò)加入環(huán)氧樹脂來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)pCBT增韌目的。

二 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

2.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

將干燥CBT磨成粉末與環(huán)氧樹脂溶于丙酮，室溫?fù)]發(fā)溶劑。樣品在80℃下真空干燥24小時(shí)。后放在平板硫化機(jī)中加熱到250℃，將15g樣品封于聚酰亞胺膜密封袋中進(jìn)行原位聚合后進(jìn)行壓縮模塑。

2.2黏均分子量測(cè)試

向錐形瓶加樣品0.5g，用苯酚-四氯乙烷（質(zhì)量比 6：4）為溶劑進(jìn)行溶解，用烏氏粘度計(jì)測(cè)試記錄數(shù)據(jù)，取均值。

用公式（2-1）計(jì)算試樣特性粘度

2.3 機(jī)械性能

依據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T1040-92采用CMT4204萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸性能的測(cè)試。拉伸速度10 mm/min。

三 結(jié)果與討論

pCBT鏈與環(huán)氧樹脂之間鏈增長(zhǎng)反應(yīng)由聚酯的羧基端基和環(huán)氧樹脂的縮水甘油基官能團(tuán)酯化來(lái)進(jìn)行。由于羧酸的羥基鍵強(qiáng)極化，環(huán)氧基團(tuán)主要與羧基基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，但也發(fā)生較少羥基反應(yīng)。這些羥基可以進(jìn)一步與環(huán)氧官能團(tuán)反應(yīng)，導(dǎo)致支化或交聯(lián)。

3.1 黏均分子量分析

pCBT粘度為0.81，加入不同比例的環(huán)氧樹脂后樣品粘度明顯增加，濃度2%時(shí)黏度最好。濃度高于2%時(shí)，檢測(cè)到凝膠形成，表明pCBT的鏈增長(zhǎng)部分發(fā)生支化和交聯(lián)，檢測(cè)不到數(shù)據(jù)。

3.1 機(jī)械性能分析

對(duì)pCBT / PEGEP樣品進(jìn)行拉伸試驗(yàn)得到的拉伸性能在表3.2。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)所有加入環(huán)氧樹脂的樣品都增加了斷裂伸長(zhǎng)率，環(huán)氧樹脂含量為2%時(shí)樣品斷裂伸長(zhǎng)率最好。

四 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)可知用PEGEP的反應(yīng)性鏈增長(zhǎng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)聚合的環(huán)狀對(duì)苯二甲酸丁二醇酯增韌。當(dāng)用環(huán)氧樹脂為2%時(shí)，黏度分析顯示分子量的增加。拉伸實(shí)驗(yàn)可得到其韌性增加。

參考文獻(xiàn)

陳才洋.CBT樹脂基復(fù)合材料制備及性能研究[D].導(dǎo)師：翁履謙.哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2011.

Baets J， Devaux J， Verpoest Toughening of basalt fiber-reinforced composites with a cyclic butylene terephthalate matrix by a nonisothermal production method.Adv Polym Technol 2010；29（2）：70–9

Abt T， Sánchez-Soto M， Aurrekoetxea J， Sarrionandia M.Toughening of in situ polymerized cyclic butylene terephthalate by addition of tetrahydrofuran. Polym Int 2011；60：549–56.