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《浙江大学》 2005年
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聚氯乙烯/水滑石纳米复合材料的制备、结构和性能

王辉  
【摘要】:为了开发一种新型的高性能PVC纳米复合材料,本文分为两条主线来进行研究:一是在硬脂酸锌表面修饰水滑石存在下,采用原位悬浮聚合制备聚氯乙烯/水滑石(PVC/LDH)纳米复合树脂;二是用十二烷基硫酸根拄撑水滑石代替硬脂酸锌表面修饰水滑石,原位聚合制备纳米复合材料。利用这两种路线,成功开发了性能优越的PVC复合材料。 首先研究了水滑石纳米粒子存在条件下,VC悬浮原位聚合规律,同时对由原位悬浮聚合制备和加工形成的纳米复合材料的形态结构、热稳定性、粘弹特性和力学性能进行了研究。与纯VC悬浮聚合体系相比发现:由于纳米水滑石的引入,开始出现压降提前,并且在相同压降下,转化率也有所下降,这是纳米水滑石对VC的吸附造成的。但水滑石的加入对复合树脂的粒径及其分布和分子量及其分布都无大的影响。 通过试样断面的SEM电镜照片发现PVC/LDH复合材料中LDH分散良好,且被PVC部分插层而形成PVC/LDH纳米复合材料。研究也发现:水滑石的引入可显著提高复合树脂的热稳定性;PVC/LDH纳米复合材料的储能和损耗模量略大于纯PVC材料,而损耗因子和玻璃化温度变化不大;随LDH含量增加,复合材料的杨氏摸量、拉伸强度和缺口冲击强度都随之增加;当LDH含量为7wt%时,相对最佳改性效果,复合材料力学性能略有下降。 利用水滑石层间阴离子的可交换性,采用直接阴离子交换法将十二烷基硫酸根引入到Mg:A1=2:1,层间阴离子为CO_3~(2-)的LDH层间,组装了十二烷基硫酸根柱撑水滑石超分子结构。得到了最佳的插层条件:pH=4,T=70℃,n_(SDS)/n_(LDH)=2、反应时间为2h、干燥温度为50℃。对柱撑水滑石的晶体结构、化学结构及稳定性进行了表征和测定。发现水滑石层间CO_2~(3-)完全被十二烷基硫酸根代替:FTIR证实十二烷基硫酸根与层板不仅存在静电力的作用,还存在氢键等作用力。在此基础之上,提出了十二烷基硫酸根柱撑水滑石的超分子结构模型,认为十二烷基硫酸根在层间按单层、垂直层板的方向有序排列。 以十二烷基硫酸根拄撑水滑石代替硬脂酸锌表面修饰水滑石,利用VC原位悬浮聚合和直接熔融共混两种方法制备PVC/LDH复合树脂,并对由这两种方法制备的复合材料的结构和性能进行了研究。发现采用后一种方法得到的复合材料中水滑石分 浙江大学硕士论文n 散尺寸大多在100nm以上,而采用前一方法得到的复合材料中水滑石均匀、取向分 散在PVc基体中,至少有一维尺寸小于1 oolun;与之相对应,采用前一方法得到的 复合材料的拉伸和抗冲性能明显优于采用后一方法得到的复合材料。 关键词:聚氯乙烯,水滑石,纳米复合材料,原位聚合,力学性能
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TQ325.3;TB383

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【引证文献】
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2 舒文晓;聚氯乙烯/纳米水滑石复合材料的制备和表征[D];浙江大学;2005年
【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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10 蒋维,农兰平,赖闻玲,陈泽宇;用焙烧复原法插层组装有机层柱双氢氧化物[J];化学研究与应用;2004年06期
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【二级引证文献】
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【二级参考文献】
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2 王辉;聚氯乙烯/水滑石纳米复合材料的制备、结构和性能[D];浙江大学;2005年
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5 刘继红;有机紫外线吸收剂柱撑水滑石复合体的合成与光化学性质[D];东北师范大学;2003年
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8 任志峰;阴离子型层状结构水处理功能材料[D];北京化工大学;2002年
9 王慧颖;磁性稀土水滑石的合成及其催化性能研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
10 王玉来;聚丙烯酸酯增韧改性PVC[D];天津大学;2004年
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