Исследования в области синтеза и переработки полиэтилентерефталата и нанокомпозитов на его основе

С целью получения полимеров, обладающих высокими физико-механическими и физико-химическими характеристиками, синтезы осуществляли в присутствии стабилизирующих добавок, приведенных в табл. 1. В качестве стабилизаторов были использованы Ирганокс 1010, тринонилфе-нилфосфит, Иргафос-168, гипофосфит натрия - NaH2PО2.

Таблица 1

Стабилизаторы, использованные для синтеза ПЭТ

Были проведены синтезы с добавками различного количества стабилизаторов и катализаторов, некоторые из которых представлены в табл. 2.

Был использован комплексный катализатор, состоящий из двух компонентов: тетрабутоксититана и ацетата натрия. Количество тетрабутоксититана составляет 0,075 % от количества синтезированного полиэтилентерефталата. Количество ацетата натрия варьировалось от 0,075 до 0,250 % масс, от количества синтезированного полиэтилентерефталата и составляло: 0,075; 0,125; 0,250 массовых процентов.

Рис. 1. ИК-спектры полиэтилентерефталата с различным массовым содержанием ацетата натрия

Исследования инфракрасных спектров поглощения подтверждают ранее предложенные структуры полимеров. К примеру, полосы поглощения, наблюдаемые на ИК-спектре полиэтилентерефталата позволяют идентифицировать структурные фрагменты полимера. Сильная полоса поглощения при 2978 см"1 относится к валентным колебаниям С-Н в (-СН2-)2. Наличие этой группировки в полимере подтверждается деформационными колебаниями скелета (-СН2-)2, представленной сильной по интенсивности полосой при 729 см-1.

Ароматика в полиэтилентерефталате проявляется значительным количеством пиков. Так, в высокочастотной части спектра небольшой по интенсивности пик при 350 см"1 может быть отнесен к валентным колебаниям С-Н в ароматическом кольце. Валентные колебания -С=С- представлены двумя пиками при 1582см"' и 1505 см .

Сложноэфирная группировка проявляется на спектре сильными по интенсивности полосами. Наличие карбонильной группы С=0 выражено значительным по интенсивности пиком при 1719 см-1. Эфирные группировки имеют в ИК-спектре две полосы валентных колебаний: -С-О; С-С(0)-0 и О-С-С соответственно. Колебания первой группировки на ИК-спектре полиэтилентерефталата выражены очень интенсивной полосой поглощения при 1272 см-1, а колебания второй группировки - сильным пиком при 1109 см.

3. Получение in situ нанокомпозитов на основе ПЭТ

Наиболее широко применяемой маркой ПЭТ является полиэтилентерефталат в чистом виде, однако серьезное место занимают и различные композиционные материалы на основе ПЭТ.

Проблема получения полимерных материалов с требуемыми эксплуатационными характеристиками актуальна для ПЭТ, поскольку этот материал не является идеальным с точки зрения механических, барьерных и других свойств, и может быть решена посредством введения в полимерную матрицу различных наполнителей. Однако при этом требуется значительное количество этих наполнителей (высокие степени наполнения), что приводит к снижению ряда эксплуатационных показателей материала (например, увеличению хрупкости, увеличению себестоимости производства и др.). Кроме того, эффекты, достигаемые при наполнении полимеров традиционными наполнителями, значительно уступают эффектам, которые проявляются в нанокомпозитах (за счет введения небольших количеств наноразмерных наполнителей, способных улучшать одни эксплуатационные характеристики, не ухудшая другие при более низкой себестоимости производства).

Создание нанокомпозиционных материалов осуществлялось непосредственно в процессе синтеза полиэтилентерефталата (in situ). Использование изофталевой кислоты в качестве одного из мономеров синтеза ПЭТ обеспечило материалам пониженную температуру плавления, а введением наночастиц в полимерную матрицу было достигнуто повышение механических свойств материала, а также его термостойкость и высокие барьерные характеристики по отношению к газам.

Органомодификацию монтмориллонита проводили различными алкиламмониевыми соединениями, согласно представленной ниже схеме (рис. 2):