辐射诱导自增容PET增韧体系的构筑及机理研究

本申请项目拟以辐射接枝聚合为手段，以相界面物理化学理论为基础，以不同类型PET基材（薄膜、微球、颗粒）为研究对象，通过辐射接枝 、强化辐射接枝和Pickering乳液辐射接枝等方法，研究不同接枝条件下的接枝规律和接枝物形貌，制备PET自增容剂，并应用于PET增韧体系，考察其增容效果；利用辐射法制备多种PET各向异性（Janus）微球，并作为自增容剂，探讨Janus微球在PET增韧体系中应用的可行性；通过三元共混体系（PET-增韧剂-PET自增容剂）相界面的分析和脆性-韧性转变的表征，研究辐射诱导自增容的效果，为新型PET增韧体系的构筑奠定理论和实验基础。由于辐射诱导的PET自增容剂具有独特的物理化学性质，分别以分子水平与PET和增韧剂相容，因而对其形态控制和增容机理的研究，必将为传统的PET增韧体系的设计开拓新的研究领域。辐射诱导自增容的新概念在其它聚合物合金领域亦具有极其诱人的应用前景。

聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）缺口冲击性能差，限制了其在工程结构材料领域的广泛应用。常用的弹性体增韧剂与PET相容性差，对PET的增韧效果不佳，因而提高PET与弹性体增韧剂之间的相容性是制备高韧性PET合金的关键。本项目的研究按计划以辐射接枝聚合技术为手段，通过PET表面辐射接枝、加入交联剂原位辐射接枝，以及与合成有机/无机Janus微球共混的方法，促进PET与弹性体相间的相互作用，并对各类增容后的PET/弹性体合金体系的增韧机理及脆性-韧性转变进行了探讨，研究结果为构建新型PET增韧体系提供了理论基础和实践指导。经过四年的探索，本项目取得了以下主要成果：①利用-射线辐射接枝的方法，直接在PET树脂上成功接枝上聚乙烯基类高分子链，形成的微量接枝共聚物可有效提高PET与弹性体增韧剂之间的相容性，使体系在较低的弹性体含量时即出现脆韧转变，大大增强了弹性体对PET的增韧效果，同时不损失PET合金的强度。②将交联剂TMPTA混入PET/弹性体合金，用-射线辐射强化体系内的接枝反应，原位生成接枝物增容剂，有效提高了弹性体对PET的增韧效果。③制备了雪人型PS/SiO2及树莓型PET/PAN微球，并与PET和弹性体共混，共混体系的韧性有明显的提高。④利用辐射接枝的方法在氧化石墨烯（GO）表面修饰功能单体或极性聚丙烯酸链，将改性后的GO引入到PET和弹性体体系中，发现极少量的改性GO可明显的提高PET/弹性体合金的冲击强度。.以上研究成果及相关工作已在Ind. Eng. Chem. Res.、J. Mater. Chem.和Radiat. Phys. Chem.等SCI或CSCD检索期刊上发表论文共34篇，还有数篇论文正在投稿过程中。因此，本项目已达到预期的研究目标，其研究成果证实了辐射诱导自增容的概念及效果，为传统的PET增韧体系的设计和制备开拓了新方法，并可推广至其它高强高韧的聚合物合金体系。