添加劑對聚氯乙烯結(jié)晶行為、微觀形態(tài)和性能影響.pdf

1、本文利用乙酰苯胺、己二酸和鄰苯二甲酸氫鉀作為聚氯乙烯(PVC)結(jié)晶改性的添加劑，通過廣角X-射線衍射法(WAXD)、差示掃描量熱法(DSC)、傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(FT-IR)、掃瞄電鏡(SEM)和萬能電子實驗機研究了熱壓、熱處理溫度和時間、添加劑結(jié)構(gòu)和質(zhì)量分數(shù)對PVC結(jié)晶、微觀形態(tài)和宏觀機械性能的影響。 研究結(jié)果表明：在PVC中存在兩種不同的晶體結(jié)構(gòu)，一種是間規(guī)構(gòu)型的PVC分子鏈通過反復(fù)折疊規(guī)整排列形成的折疊鏈狀晶體N；另一種是

2、間規(guī)構(gòu)型的PVC分子鏈平行排列形成的膠束狀晶體M。二者的分子鏈排列方式不同，生長方式和生長條件不同。 折疊鏈狀晶體N的熔融溫度高于180℃，在DSC曲線上形成了B熔融峰。膠束狀晶體M的熔融溫度低于180℃，在DSC曲線上產(chǎn)生了熔融吸熱峰A。折疊鏈狀晶體的生長受到添加劑結(jié)構(gòu)和性質(zhì)、是否存在基底物質(zhì)以及分子鏈的運動能力的影響。己二酸能促進PVC分子鏈形成TTTT構(gòu)象，并為折疊鏈排列提供基底，因此能明顯促進折疊鏈狀晶體的生長。鄰苯二甲

3、酸氫鉀也能為折疊鏈排列提供基底，因此也能促進折疊鏈狀晶體的生長。但隨著質(zhì)量分數(shù)增大，鄰苯二甲酸氫鉀團聚成顆粒，減小了與PVC的相接觸面積，使N晶比例減小。而己二酸則形成大的片狀晶體，與PVC的相接觸面積增大，因此，隨著己二酸質(zhì)量分數(shù)增大，N晶比例增大。乙酰苯胺能明顯促進膠束狀晶體生長。熱壓過程有助于分子鏈形成平面矩尺狀構(gòu)象，此時添加劑若能明顯增強分子鏈運動，則有利于折疊鏈晶體生長，否則生成較多的膠束狀晶體。一些在熱壓過程中沒來得及規(guī)整排

4、列的鏈段在熱處理過程中排列形成結(jié)晶。當熱處理溫度為110℃時，鏈段運動能力較小，主要形成了膠束狀晶體，當在130℃熱處理時，明顯有利于折疊鏈狀晶體生長。 折疊鏈晶體和膠束狀晶體共同形成了PVC的結(jié)晶衍射峰。折疊鏈狀晶體N主要在20°-26°范圍內(nèi)產(chǎn)生衍射峰，而膠束狀晶體M主要在16°-20°內(nèi)產(chǎn)生衍射峰。 PVC晶體的生長是分子鏈擴散到晶核上使晶體長大和分子鏈通過熱運動離開晶核使晶體熔融兩個過程相互競爭結(jié)果。當兩個過程的

5、速率相當時，達到平衡，此時結(jié)晶相比例最大，之后結(jié)晶熔融。達到平衡的時間與熱處理溫度和乙酰苯胺的質(zhì)量分數(shù)有關(guān)，溫度越低，達到平衡的時間越長，反之越短。當乙酰苯胺的質(zhì)量分數(shù)為1w.t.％，在130℃熱處理時，約45min就達到平衡狀態(tài)，而在110℃熱處理時，在120min時還未達到平衡；當乙酰苯胺的質(zhì)量分數(shù)為3w.t.％時，在130℃熱處理，約30min時就達到平衡狀態(tài)。 PVC拉伸性能受結(jié)晶度大小、晶粒大小、折疊鏈狀晶體和膠束狀晶