耐熱抗沖PVC復(fù)合材料的制備、結(jié)構(gòu)與性能.pdf

1、PVC樹脂具有良好的綜合性能，但耐熱及抗沖擊性能的不足大大限制了其應(yīng)用。PVC的耐熱改性往往導(dǎo)致材料的加工性能和力學(xué)性能劣化，而其增塑和抗沖改性提高了PVC材料韌性的同時，卻犧牲了PVC材料的耐熱性。如果將增塑劑分子通過化學(xué)反應(yīng)或物理作用固定在無機粒子表面形成核-殼結(jié)構(gòu)的粒子，將這種粒子與PVC復(fù)合，一方面可限制增塑劑的遷移，另一方面可提高無機粒子的分散性，可同時實現(xiàn)增塑、增強、增韌和提高耐熱性的目的。本文采用類流體技術(shù)、插層鑲嵌技術(shù)以

2、及包覆交聯(lián)技術(shù)制備出含增塑劑的具有核殼結(jié)構(gòu)的高嶺土粒子和碳酸鈣粒子，用這兩類核殼結(jié)構(gòu)的無機粒子與PVC復(fù)合，制備出了高耐熱抗沖PVC復(fù)合材料。
　　 本論文的主要研究內(nèi)容與結(jié)果如下：
　　 (1)用3-(三甲氧基硅丙基)二甲基十八烷基氯化銨(DC5700)對高嶺土進行表面修飾，用壬基酚聚氧乙烯醚硫酸鈉(NPES)進行離子子交換，制備出高嶺土類流體(SFKF)。用傅里葉紅外光譜(FTIR)、X射線衍射(XRD)、熱重分析(

3、TG)和透射電鏡(TEM)分析了SFKF的結(jié)構(gòu)，用電磁流變儀研究了SFKF的流變性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)所制備的SFKF表面接枝了43％的長鏈有機物，在加熱至65℃時具有流動性，高嶺土處于插層和部分剝離形態(tài)。
　　 (2)用機械共混技術(shù)將SFKF與PVC復(fù)合，制備出PVC/SFKF復(fù)合材料。用轉(zhuǎn)矩流變儀、紫外光譜(UV-vis)、掃面電鏡(SEM)、動態(tài)粘彈譜儀(DMA)和萬能力學(xué)試驗機研究了PVC/SFKF復(fù)合體系的加工性能，PVC/S

4、FKF復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)、動態(tài)粘彈行為和力學(xué)性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，SFKF對PVC具有很強的增塑作用，可抑制加工過程中PVC的降解；SFKF在PVC基體中分散均勻，且與PVC基體的界面粘結(jié)提高，PVC/SFKF復(fù)合材料的缺口沖擊強度(4.08 kJ/m2)較純PVC的缺口沖擊強度(3.07 kJ/m2)提高33％，Tg達到93.6℃。
　　 (3)用一端富含腈基的液態(tài)高分子增塑劑(LMM-1)對高嶺土進行表面插層鑲嵌，制備了具有核-殼

5、結(jié)構(gòu)的高嶺土(LKL)。用機械共混法將LKL與PVC進行熔融復(fù)合，制備出PVC/LKL復(fù)合材料。用轉(zhuǎn)矩流變儀、UV-vis、SEM、DMA和萬能力學(xué)試驗機研究了PVC/LKL復(fù)合體系的加工性能，PVC/LKL復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)、動態(tài)粘彈行為和力學(xué)性能。結(jié)果表明，LKL對PVC具有較好的增塑作用，可抑制加工過程中PVC的降解；LMM-1插層鑲嵌提高了LKL在PVC基體中的分散，LKL與PVC的界面粘結(jié)提高，PVC/LKL復(fù)合材料的缺口沖擊

6、強度(4.0 kJ/m2)較純PVC的缺口沖擊強度(3.07 kJ/m2)提高29％，Tg達到95.2℃，較純PVC材料提高了6℃。
　　 (4)用LMM-1對粒狀碳酸鈣表面進行包覆，制備出了具有核-殼結(jié)構(gòu)的碳酸鈣(LCC)。用機械共混法將LCC與PVC進行熔融復(fù)合，制備出PVC/LCC復(fù)合材料。用轉(zhuǎn)矩流變儀、UV-vis、SEM、DMA和萬能力學(xué)試驗機研究了PVC/LCC復(fù)合體系的加工性能，PVC/LCC復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)、動

7、態(tài)粘彈行為和力學(xué)性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，LMM-1與碳酸鈣一起對PVC具有很好的協(xié)同增塑作用，且可抑制加工過程中PVC的降解；LMM-1包覆改性提高了LCC在PVC基體中的分散，LCC與PVC的界面粘結(jié)提高，PVC/LCC復(fù)合材料的缺口沖擊強度(4.95kJ/m2)較純PVC的缺口沖擊強度(3.07 kJ/m2)提高59.7％，Tg達到93.0℃。
　　 (5)用白度測試、UV-vis、SEM和萬能力學(xué)試驗機對添加碳酸鈣及LCC的PVC

8、材料紫外光老化實驗后的結(jié)構(gòu)和性能進行研究。結(jié)果表明，LCC作為紫外光屏蔽劑加入PVC基體，顯著提高了體系的抗紫外老化性能。LMM-1對碳酸鈣的包覆促進了其在PVC基體中的分散，LCC對紫外光的屏蔽效果較碳酸鈣顆粒優(yōu)異，經(jīng)紫外光老化實驗后的PVC/LCC復(fù)合材料表現(xiàn)出較PVC/CaCO3(PVC/CC)復(fù)合材料高的白度保持率和力學(xué)性能保持率。
　　 (6)用一端富含雙鍵的液態(tài)高分子改性劑(LMM-2)對碳酸鈣進行包覆，同時添加交聯(lián)

9、劑對包覆于碳酸鈣表面的LMM-2進行交聯(lián)，制備出表面交聯(lián)包覆的核.殼結(jié)構(gòu)碳酸鈣顆粒(CLCC)。用機械共混法將CLCC與PVC進行熔融復(fù)合，制備出PVC/CLCC復(fù)合材料。用轉(zhuǎn)矩流變儀、UV-vis、白度測試、SEM、DMA和萬能力學(xué)試驗機研究了PVC/CLCC復(fù)合體系的加工性能，PVC/CLCC復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)、動態(tài)粘彈行為和力學(xué)性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，CLCC對PVC具有很好的增塑作用，可抑制加工過程中PVC的降解；CLCC顯著提高了PV

10、C材料的抗沖擊性能和耐熱性。當(dāng)體系中CLCC顆粒含量達一最佳值時，交聯(lián)的LMM-2在PVC基體中形成三維的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，復(fù)合材料的抗沖性能和耐熱性達最佳，PVC/CLCC復(fù)合材料的缺口沖擊強度(5.8 kJ/m2)較純PVC的缺口沖擊強度(3.07 kJ/m2)提高87.1％，T2達到104.6℃，較純PVC材料提高了15.4℃。
　　 (7)用Pukanszky方程研究了碳酸鈣包覆前后與PVC基體界面的相互作用，用Friedma