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瓶级回收PET的流变及其抗熔滴纤维的性能研究

作　者: 谢玉福
导　师: 张华鹏
学　校: 浙江理工大学
专　业: 纺织工程
关键词: 瓶级PET 流变性能假塑性流体抗熔滴纤维级PET
分类号: TQ342.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

聚对苯二甲酸乙二酯(PET)主要用于纤维生产,而在非纤维领域的应用则主要是制造食品、饮料的包装容器及薄膜。由于PET具有高强度、高刚性、良好的耐热性及尺寸稳定性等综合性能,PET瓶的生产近年来得到很大的发展,由此也带来了废弃PET瓶产生的环境污染。因此,回收利用废弃PET不但可以减少环境污染,而且可以降低生产成本,节省资源。此外,PET纤维属于熔融性可燃纤维,燃烧时容易形成熔滴,熔滴容易带来包括烫伤等在内的二次伤害,因此需要对PET纤维进行抗熔滴改性。本文首先对瓶片PET和纤维级PET的流变性能进行了对比研究,然后在回收PET瓶片(rPET)基体中添加一种抗熔滴树脂进行共混,研究了rPET/抗熔滴树脂共混熔体的流变性能,最后制备了rPET/抗熔滴树脂共混纤维,将共混纤维进行后处理,共混纤维内部的硅树脂水解交联生成三维网状的热固性树脂,燃烧时该树脂对涤纶熔滴起到包覆、加速炭化并增加成炭量的作用,以达到抗熔滴的目的。本文通过熔体流动速率仪和RH7双柱型毛细管流变仪、SEM、FTIR、XRD、TG、DSC、KES-G1万能试验机以及抗熔滴测试等手段研究了共混熔体的流变性能、共混纤维及抗熔滴纤维的性能,主要研究内容和结论如下:(1)利用RH7双柱型毛细管流变仪对PET瓶片与纺丝级PET熔体的流变性能进行了对比研究。讨论剪切速率和温度对表观粘度、非牛顿指数、结构粘度指数及粘流活化能的影响。结果表明:两种熔体都属于非牛顿假塑性流体,表观粘度都随着剪切速率和温度的增加而降低;在相同的温度下,瓶片PET熔体的非牛顿指数比纺丝级PET熔体的小,而结构粘度指数则比后者大;两种熔体的粘流活化能均随剪切速率的增大而减小。(2)采用熔体流动速率仪和RH7双柱型毛细管流变仪对rPET、rPET/抗熔滴共混物熔体进行了流变性能的测试,结果表明:共混物的熔融指数随着抗熔滴树脂含量的增加而增大;表观粘度随着温度的升高和剪切速率的增加逐渐减小,熔体表现假塑性流体的特性;非牛顿指数n随着温度升高而逐渐增大;结构粘度指数随着温度的升高而逐渐降低。粘流活化能随剪切速率的增加而减小。在研究范围内,随着抗熔滴树脂含量的增加,共混物熔体的非牛顿指数越大,结构粘度指数、零切粘度和粘流活化能越小。(3)SEM、XRD等研究表明,与纯rPET纤维相比,共混纤维的表面较粗糙,并且纤维的结晶结构并没有随着抗熔滴树脂的加入而发生变化,当抗熔滴树脂含量为5%时,共混纤维的结晶度下降到27.18%;万能试验机的结果显示,抗熔滴rPET纤维的断裂强度为134.49Mpa,低于纯rPET纤维的断裂强度。TG、DSC、抗熔滴性能等测试表明,随着抗熔滴树脂含量的增加,共混纤维的熔点和最大热分解速率逐渐变小,单位时间(1min)内熔滴数量减少,共混纤维的成炭量逐渐增加,抗熔滴性能逐渐增强。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第一章前言  10-20
  1.1 引言  10-11
  1.2 PET 瓶片的纺丝回收利用进展  11-12
    1.2.1 国外进展  11
    1.2.2 国内进展  11-12
  1.3 PET 瓶片的改性研究进展  12-16
    1.3.1 共混改性  12-13
    1.3.2 增粘改性  13-15
    1.3.3 固相挤出法改性  15
    1.3.4 增强改性  15-16
  1.4 聚合物的抗熔滴改性研究进展  16-18
    1.4.1 共混抗熔滴改性  16-17
    1.4.2 共聚抗熔滴改性  17-18
    1.4.3 后整理抗熔滴改性  18
  1.5 课题的研究意义、目的及主要研究内容  18-20
第二章瓶片与纺丝级PET 流变性能的对比研究  20-31
  2.1 引言  20
  2.2 实验部分  20-21
    2.2.1 实验原料和仪器  20
    2.2.2 原料的干燥及实验条件  20-21
  2.3 结果与讨论  21-29
    2.3.1 rPET 和PET 的流动曲线  21-22
    2.3.2 剪切速率与表观粘度的关系  22-24
    2.3.3 非牛顿指数的分析  24-26
    2.3.4 结构粘度指数  26-27
    2.3.5 粘流活化能  27-29
  2.4 本章小结  29-31
第三章 rPET 与抗熔滴树脂共混熔体的流变性能研究  31-50
  3.1 引言  31
  3.2 实验部分  31-34
    3.2.1 实验原料和仪器  31-32
    3.2.2 抗熔滴树脂及抗熔滴机理  32
    3.2.3 rPET 与抗熔滴树脂共混物的制备  32
    3.2.4 测试与表征  32-34
  3.3 结果与讨论  34-49
    3.3.1 不同抗熔滴树脂含量的共混物熔体的熔融指数  34-35
    3.3.2 剪切速率对rPET 与抗熔滴树脂共混物熔体流变性能的影响  35-38
    3.3.3 温度对rPET 与抗熔滴树脂共混物熔体流变性能的影响  38-45
    3.3.4 抗熔滴树脂含量对共混物熔体流变性能的影响  45-49
  3.4 本章小结  49-50
第四章抗熔滴rPET 纤维的制备及性能研究  50-62
  4.1 引言  50
  4.2 实验部分  50-52
    4.2.1 实验原料和仪器  50
    4.2.2 共混纤维及抗熔滴纤维的制备  50-51
    4.2.3 扫描电镜（SEM）测试  51
    4.2.4 红外光谱（FTIR）测试  51
    4.2.5 X-射线衍射（XRD）测试  51
    4.2.6 热重（TG）测试  51
    4.2.7 示差扫描热（DSC）测试  51-52
    4.2.8 力学性能测试  52
    4.2.9 抗熔滴性能测试  52
  4.3 结果与讨论  52-61
    4.3.1 纤维的纵向形态分析  52-53
    4.3.2 纤维的红外光谱分析  53-55
    4.3.3 纤维的X-射线衍射（XRD）分析  55-56
    4.3.4 纤维的热重（TG）分析  56-58
    4.3.5 纤维的DSC 分析  58-60
    4.3.6 纤维的力学性能分析  60
    4.3.7 纤维的抗熔滴性能分析  60-61
  4.4 本章小结  61-62
第五章结论与展望  62-64
  5.1 结论  62-63
  5.2 展望  63-64
参考文献  64-69
硕士期间发表论文  69-70
致谢  70

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