功能性添加劑改性聚氯乙烯的結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、改善CaCO3與PVC的相容性及分散性、減少增塑劑的析出或遷移一直是PVC研究人員關(guān)注的兩大熱點(diǎn)。本論文分別針對(duì)這兩個(gè)突出的問(wèn)題提出了相應(yīng)的解決措施,并取得了如下研究成果:
　　 (1)為了改善CaCO3與PVC的相容性及分散性,我們通過(guò)溶液聚合合成了與PVC具有良好相容性的水溶性丙烯酸酯類大分子改性劑,并將其用于CaCO3的濕法改性。通過(guò)改變共聚單體中軟單體(丙烯酸正丁酯BA)和硬單體(甲基丙烯酸甲酯MMA)的配比,丙烯酸酯類

2、大分子改性劑的Tg可以被方便地被調(diào)節(jié),從而最終調(diào)控改性CaCO3與PVC之間的界面作用強(qiáng)度。研究結(jié)果表明,丙烯酸酯類大分子改性劑能夠明顯改善碳酸鈣粒子在PVC基體中的分散,并同時(shí)起到增強(qiáng)和增韌的改性效果。對(duì)比四種不同Tg的丙烯酸酯類大分子改性劑,含有更多硬單體單元MMA的改性劑比含有更多軟單體單元BA的改性劑有更好的分散效果和增強(qiáng)增韌效果,經(jīng)AC235(BA／AA／MMA=2／3／5)改性的體系有最高的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。不同改性劑對(duì)

3、CaCO3／PVC共混物力學(xué)性能的影響能夠通過(guò)CaCO3粒子與PVC基體界面粘結(jié)強(qiáng)度的變化和碳酸鈣粒子在PVC基體中的分散狀況合理解釋。
　　 (2)選擇高熔點(diǎn)有機(jī)小分子MOCA(4,4’-二氨基-3,3'-二氯二苯甲烷)作為PVC的抗遷移型增塑劑。從熱力學(xué)角度看,高熔點(diǎn)有機(jī)小分子比液體類增塑劑的內(nèi)聚能密度更高,應(yīng)該有更低的遷移性。研究結(jié)果表明,MOCA不僅可以促進(jìn)PVC塑化,而且能明顯地增強(qiáng)PVC,但會(huì)導(dǎo)致共混物韌性下降。因此

4、,確切地說(shuō),MOCA在PVC共混體系中充當(dāng)了加工助劑和增強(qiáng)劑。MOCA增強(qiáng)PVC的機(jī)理類似于輕度增塑PVC中出現(xiàn)的“反增塑”,能夠通過(guò)MOCA與PVC之間強(qiáng)相互作用和PVC的β-松弛抑制來(lái)合理解釋。紅外光譜的結(jié)果顯示,MOCA與PVC之間強(qiáng)相互作用的形式為MOCA的伯胺基氮原子與PVC單體單元的次甲基質(zhì)子之間形成的氫鍵,H-N…HC—Cl。另外,結(jié)晶度方面的分析顯示,MOCA對(duì)PVC的增強(qiáng)作用與體系結(jié)晶度的變化無(wú)關(guān)。在MOCA／PVC共

5、混物中,不僅MOCA自身的結(jié)晶行為被完全抑制,而且PVC的晶體結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生改變。
　　 (3)采用表面化學(xué)接枝PEG基低聚物軟殼的納米SiO2粒子(SiO2nanofluid)作為PVC的環(huán)境友好型增塑劑。由于PEG基低聚物被化學(xué)錨固在納米SiO2粒子表面,因而可以最大限度地抑制其遷移和析出的傾向。但正因?yàn)槿绱?SiO2nanofluid只能局部增塑PVC,其增塑效率比相同用量的DOP低。另外,隨著SiO2nanofluid用量

6、的增加,納米SiO2粒子傾向于團(tuán)聚形成大尺寸團(tuán)聚體,從而導(dǎo)致體系出現(xiàn)宏觀相分離。為了改善這種狀況,我們加入DOP作為SiO2nanofluid／PVC體系的增容劑。結(jié)果發(fā)現(xiàn),少量DOP的引入可以顯著改善納米SiO2粒子在PVC基體中的分散狀況,并大幅提高共混物斷裂伸長(zhǎng)率。添加5wt％DOP到25wt％SiO2nanofluid／PVC共混體系中,共混物的斷裂伸長(zhǎng)率相對(duì)添加前提高了5.4倍。DOP增容SiO2nanofluid的機(jī)理是:D