收藏本站
《武汉理工大学》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

耐热抗冲PVC复合材料的制备、结构与性能

刘海  
【摘要】:PVC树脂具有良好的综合性能,但耐热及抗冲击性能的不足大大限制了其应用。PVC的耐热改性往往导致材料的加工性能和力学性能劣化,而其增塑和抗冲改性提高了PVC材料韧性的同时,却牺牲了PVC材料的耐热性。如果将增塑剂分子通过化学反应或物理作用固定在无机粒子表面形成核-壳结构的粒子,将这种粒子与PVC复合,一方面可限制增塑剂的迁移,另一方面可提高无机粒子的分散性,可同时实现增塑、增强、增韧和提高耐热性的目的。本文采用类流体技术、插层镶嵌技术以及包覆交联技术制备出含增塑剂的具有核壳结构的高岭土粒子和碳酸钙粒子,用这两类核壳结构的无机粒子与PVC复合,制备出了高耐热抗冲PVC复合材料。 本论文的主要研究内容与结果如下: (1)用3-(三甲氧基硅丙基)二甲基十八烷基氯化铵(DC5700)对高岭土进行表面修饰,用壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠(NPES)进行离子子交换,制备出高岭土类流体(SFKF)。用傅里叶红外光谱(FTIR)、 X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)和透射电镜(TEM)分析了SFKF的结构,用电磁流变仪研究了SFKF的流变性能。结果发现所制备的SFKF表面接枝了43%的长链有机物,在加热至65℃时具有流动性,高岭土处于插层和部分剥离形态。 (2)用机械共混技术将SFKF与PVC复合,制备出PVC/SFKF复合材料。用转矩流变仪、紫外光谱(UV-vis)、扫面电镜(SEM)、动态粘弹谱仪(DMA)和万能力学试验机研究了PVC/SFKF复合体系的加工性能,PVC/SFKF复合材料的微观结构、动态粘弹行为和力学性能。结果发现,SFKF对PVC具有很强的增塑作用,可抑制加工过程中PVC的降解;SFKF在PVC基体中分散均匀,且与PVC基体的界面粘结提高,PVC/SFKF复合材料的缺口冲击强度(4.08kJ/m2)较纯PVC的缺口冲击强度(3.07kJ/m2)提高33%,Tg达到93.6℃。 (3)用一端富含腈基的液态高分子增塑剂(LMM-1)对高岭土进行表面插层镶嵌,制备了具有核-壳结构的高岭土(LKL)。用机械共混法将LKL与PVC进行熔融复合,制备出PVC/LKL复合材料。用转矩流变仪、UV-vis、SEM、DMA和万能力学试验机研究了PVC/LKL复合体系的加工性能,PVC/LKL复合材料的微观结构、动态粘弹行为和力学性能。结果表明,LKL对PVC具有较好的增塑作用,可抑制加工过程中PVC的降解;LMM-1插层镶嵌提高了LKL在PVC基体中的分散,LKL与PVC的界面粘结提高,PVC/LKL复合材料的缺口冲击强度(4.0kJ/m2)较纯PVC的缺口冲击强度(3.07kJ/m2)提高29%,Tg达到95.2℃,较纯PVC材料提高了6℃。 (4)用LMM-1对粒状碳酸钙表面进行包覆,制备出了具有核-壳结构的碳酸钙(LCC)。用机械共混法将LCC与PVC进行熔融复合,制备出PVC/LCC复合材料。用转矩流变仪、UV-vis、SEM、DMA和万能力学试验机研究了PVC/LCC复合体系的加工性能,PVC/LCC复合材料的微观结构、动态粘弹行为和力学性能。结果发现,LMM-1与碳酸钙一起对PVC具有很好的协同增塑作用,且可抑制加工过程中PVC的降解;LMM-1包覆改性提高了LCC在PVC基体中的分散,LCC与PVC的界面粘结提高,PVC/LCC复合材料的缺口冲击强度(4.95kJ/m2)较纯PVC的缺口冲击强度(3.07kJ/m2)提高59.7%,Tg达到93.0℃。 (5)用白度测试、UV-vis、SEM和万能力学试验机对添加碳酸钙及LCC的PVC材料紫外光老化实验后的结构和性能进行研究。结果表明,LCC作为紫外光屏蔽剂加入PVC基体,显著提高了体系的抗紫外老化性能。LMM-1对碳酸钙的包覆促进了其在PVC基体中的分散,LCC对紫外光的屏蔽效果较碳酸钙颗粒优异,经紫外光老化实验后的PVC/LCC复合材料表现出较PVC/CaCO3(PVC/CC)复合材料高的白度保持率和力学性能保持率。 (6)用一端富含双键的液态高分子改性剂(LMM-2)对碳酸钙进行包覆,同时添加交联剂对包覆于碳酸钙表面的LMM-2进行交联,制备出表面交联包覆的核-壳结构碳酸钙颗粒(CLCC)。用机械共混法将CLCC与PVC进行熔融复合,制备出PVC/CLCC复合材料。用转矩流变仪、UV-vis、白度测试、SEM、 DMA和万能力学试验机研究了PVC/CLCC复合体系的加工性能,PVC/CLCC复合材料的微观结构、动态粘弹行为和力学性能。结果发现,CLCC对PVC具有很好的增塑作用,可抑制加工过程中PVC的降解; CLCC显著提高了PVC材料的抗冲击性能和耐热性。当体系中CLCC颗粒含量达一最佳值时,交联的LMM-2在PVC基体中形成三维的网络状结构,复合材料的抗冲性能和耐热性达最佳,PVC/CLCC复合材料的缺口冲击强度(5.8kJ/m2)较纯PVC的缺口冲击强度(3.07kJ/m2)提高87.1%,Tg达到104.6℃,较纯PVC材料提高了15.4℃。 (7)用Pukanszky方程研究了碳酸钙包覆前后与PVC基体界面的相互作用,用Friedman方程和Kissinger方程对添加了LCC和CLCC的PVC材料的热降解机理和降解行为进行了研究。结果表明,LMM-1及LMM-2的加入,显著提高了碳酸钙颗粒与PVC基体间的界面作用;在降解第一阶段,PVC、PVC/LCC及PVC/CLCC复合材料的降解机理是一致的。LCC及CLCC的加入只是改变了PVC的热降解速度,并没有改变PVC的热降解机理。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TQ325.3

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杜淼,翁志学,单国荣,黄志明,潘祖仁;氯乙烯/N-苯基马来酰亚胺共聚物组成控制和优化[J];高分子学报;2000年03期
2 章文贡,林美娟,王文;三异丁氧基混合稀土增韧聚苯乙烯的研究[J];高分子学报;2002年02期
3 傅强,沈九四,王贵恒;碳酸钙刚性粒子增韧HDPE的影响因素[J];高分子材料科学与工程;1992年01期
4 吴其晔,高卫平,王庆国,乔玲玲,于青山;PMMA基核-壳型有机刚性粒子增韧改性R-PVC/CPE韧性体[J];高分子材料科学与工程;2000年06期
5 赖悦腾,陈忻,梁结娥;有机锡类PVC热稳定剂及其协同作用的探讨[J];广西化工;2001年01期
6 赵英武;;N-苯基马来酰亚胺的合成方法、应用及市场展望[J];化工技术与开发;2007年11期
7 王建民,李凤岭,常旭升,侯斌,延燕;PS对PVC增韧机理的研究[J];合成树脂及塑料;1996年03期
8 童晓梅;张敏;张婷;陈峰;李猛;;PVC热稳定剂的微胶囊化工艺研究[J];化工新型材料;2008年11期
9 李文辉;黄承亚;马玫;;CPVC/PVC共混物性能研究[J];合成材料老化与应用;2009年01期
10 寇俊莉;林彦军;王明明;;无毒PVC热稳定剂的研究现状与发展趋势[J];中国氯碱;2006年02期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 杨丽庭;N-取代马来酰亚胺共聚反应、共聚物性能、结构与应用研究及其共混物性能与群子标度之间关系的研究[D];北京化工大学;2000年
2 鲁圣军;PVC的工程化技术研究[D];武汉理工大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李青;PVC耐候透明性抗冲改性剂MBS的合成和性能表征[D];山东理工大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴绍吟,叶佩凡;碳酸钙在HDPE/CaCO_3体系中的分散状况研究[J];工程塑料应用;1997年02期
2 郑亚萍,宁荣昌,乔生儒,杨柱,王传玉;聚合物基纤维纳米复合材料研究[J];工程塑料应用;1999年12期
3 何翼云,熊远凡,肖勇,陈声宗;复合包装膜用尼龙的制备及其性能研究[J];工程塑料应用;2000年07期
4 黄健,张云灿,左文京,谢可巨;PP/EPDM/高岭土三元共混体系的脆韧转变[J];工程塑料应用;2000年10期
5 钱军民,李旭祥;聚乙烯增强增韧改性进展[J];工程塑料应用;2000年12期
6 戴芳,闫恒梅,孙安垣;2000年我国热塑性工程塑料进展[J];工程塑料应用;2001年04期
7 潘顺龙,容敏智,章明秋;碳酸钙填充聚合物复合材料的研究进展[J];工程塑料应用;2001年12期
8 赫丽华,宁荣昌,孔杰;纳米粒子在聚合物增强增韧中的应用[J];工程塑料应用;2002年04期
9 王平华,徐国永,宋功品;PP/凹凸棒土纳米复合材料的制备与性能研究[J];工程塑料应用;2003年12期
10 任庆雷;于元章;刘富栋;;弹性体/刚性粒子协同增韧PVC研究[J];工程塑料应用;2010年06期
中国重要会议论文全文数据库 前6条
1 巩方玲;赵春贵;冯猛;阳明书;;硅烷偶联剂改性碳酸钙与硅灰石填充PVC复合材料的研究[A];2002年材料科学与工程新进展(下)——2002年中国材料研讨会论文集[C];2002年
2 邬润德;童筱莉;周治国;;超细碳酸钙改性聚丙烯的研究[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集(下卷)[C];2003年
3 盛京;杨利营;宋仁峰;贾洪涛;孙海龙;;纳米粒子的分散及原位聚合物/凹凸棒土纳米复合材料[A];复合材料:生命、环境与高技术——第十二届全国复合材料学术会议论文集[C];2002年
4 张佩聪;刘钺;王成城;邓苗;;2μm重钙增强增韧硬质聚氯乙烯制品的研究[A];2005年全国矿物科学与工程学术会议论文集[C];2005年
5 邱治国;朋伟;史成武;;层状双氢氧化物的制备及其在PVC中的应用研究进展[A];2012年中西部地区无机化学化工学术研讨会论文集[C];2012年
6 谭琦;刘新海;李一波;刘玉林;;水滑石类化合物的应用研究进展[A];2014年中国非金属矿科技与市场交流大会论文集[C];2014年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘聪;聚氯乙烯/埃洛石纳米管纳米复合材料的结构与性能[D];华南理工大学;2011年
2 周世一;微晶白云母的表面修饰及其与核—壳型ACR共同改性PVC材料的研究[D];成都理工大学;2011年
3 张书华;酯基锡合成及其对PVC热稳定性能研究[D];哈尔滨理工大学;2011年
4 缪晓杰;石墨/可发性聚苯乙烯的合成工艺及性能研究[D];吉林大学;2011年
5 程凤梅;热塑性聚烯烃和尼龙的增韧改性及其结构与性能的研究[D];东华大学;2011年
6 张玲;弹性体及无机刚性粒子增韧增强聚丙烯复合材料的研究[D];四川大学;2002年
7 张云怀;粉煤灰微珠/有机高分子复合材料及其偶联剂界面作用的研究[D];重庆大学;2004年
8 滕谋勇;聚乙烯/明胶、羧基丁腈橡胶/明胶反应增容共混改性研究[D];北京化工大学;2004年
9 苏新清;丁苯橡胶/纳米CaCO_3复合粉末橡胶增韧增强聚丙烯的研究[D];北京化工大学;2004年
10 刘国栋;苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺—丙烯腈/蒙脱土纳米复合材料的制备、结构及性能[D];河北工业大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吕东琴;粘土矿物负载牛血清白蛋白的研究[D];山东科技大学;2010年
2 周建军;坡缕石对马铃薯产量及养分吸收的影响[D];甘肃农业大学;2010年
3 李文莲;滑石粉等填充改性高密度聚乙烯的性能研究[D];湖南工业大学;2010年
4 曾武;叶片注射机成型PP/硅灰石填充体系的性能研究[D];华南理工大学;2010年
5 马治军;聚丙烯酸酯/纳米碳酸钙复合增韧剂的制备及其应用于PVC改性的研究[D];华东理工大学;2011年
6 刘松伟;一步法合成甲基锡巯基乙酸异辛酯的工艺研究[D];武汉工程大学;2010年
7 高俊龙;聚酰胺6/弹性体/无机刚性粒子三元体系的研究[D];东华大学;2010年
8 张丽;有机硅树脂增韧聚醚醚酮及其复合材料的性能研究[D];吉林大学;2011年
9 岳晓琴;活性增塑剂在聚氯乙烯中的固化及相分离研究[D];武汉理工大学;2011年
10 杨思亮;多孔氧化镁与锌铝水滑石的制备及吸附除磷研究[D];武汉理工大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴绍吟,叶佩凡;碳酸钙在HDPE/CaCO_3体系中的分散状况研究[J];工程塑料应用;1997年02期
2 胡平,范守善,万建伟;碳纳米管/UHMWPE复合材料的研究[J];工程塑料应用;1998年01期
3 郑宁来;我国研制ABS及其合金的进展[J];工程塑料应用;1998年09期
4 贺昌城,任世荣;硅灰石对PP力学性能的影响[J];工程塑料应用;1999年04期
5 胡圣飞,彭少贤,应继儒,杜志云;高强度聚氯乙烯共混材料研制[J];工程塑料应用;2000年02期
6 苑会林;通用塑料工程化的进展[J];工程塑料应用;2000年12期
7 曾兆华,殷根海,李化超;高抗冲聚丙烯喷灌管材的研制[J];工程塑料应用;2001年07期
8 杨鸣波,郑学晶,李忠明,冯建民;增容剂对HDPE/PC共混体系性能的影响[J];工程塑料应用;2002年02期
9 王庆昭,刘宗林;UHMWPE/蒙脱土纳米复合材料结构与流动性的关系[J];工程塑料应用;2003年10期
10 邵军,王运华,李文春,王宝生,李明利,李晓康,袁君,王现振;供水管用改性聚丙烯/纳米CaCO_3复合材料的研究[J];工程塑料应用;2004年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 杨洪;PVC的结晶机理和纳米晶效应研究[D];武汉理工大学;2004年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 司丽,赖逸云;PC/ABS共混体系缺口冲击强度影响因素的研究[J];塑料科技;2004年05期
2 杨言江;影响HIPS树脂缺口冲击强度的因素及改进措施[J];黑龙江石油化工;1999年04期
3 陈晓梅;林师沛;郑苏云;;以丙烯酸酯共聚物改进聚氯乙烯冲击强度的研究[J];现代塑料加工应用;1990年01期
4 郑光鼎,朱小冬;注射工艺参数对PC-ABS共混材料冲击强度和形态影响的研究[J];塑料工业;1990年03期
5 陈晓梅;林师沛;;PVC/ACR注塑试样的冲击强度与形态[J];现代塑料加工应用;1990年04期
6 赵艳莉;马国清;牟鸿源;;硬质聚氯乙烯改性剂—抗冲ACR的研究[J];内蒙古石油化工;2008年01期
7 党四荣;亢震;程刚;宋莎莎;;聚氯乙烯的增韧改性[J];塑料工业;2008年03期
8 秦恩智;杜宇虹;;高冲击强度酚醛注射塑料的研制[J];绝缘材料;1989年03期
9 陈安太;张振华;殷献芬;;增韧聚丙烯[J];化学推进剂与高分子材料;1990年02期
10 张云灿,陈瑞珠,郑海宁,黄小兵;PP/EPDM/CaCO_3三元共混体系的脆韧转变研究[J];高分子材料科学与工程;1998年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 徐僖;;辐射对聚烯烃材料结构和性能影响的研究[A];第三届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1998年
2 禹海洋;张勇;任文坛;;尼龙1010/马来酸酐接枝乙烯-1-辛烯共聚物/玻璃纤维复合材料的性能[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2009年
3 方万漂;黄志杰;张磊;龙泽海;相军;;耐水解增强阻燃PBT复合材料的研制[A];2005塑料助剂生产与应用技术信息交流会论文集[C];2005年
4 付强;唐琦琦;杨斌;周持兴;;嵌段共聚物PMMA-g-EGMA对PBT/MBS的增容作用[A];2004年全国高分子材料科学与工程研讨会论文集[C];2004年
5 汤先文;彭勇;郭卫红;李滨耀;吴驰飞;;扩链剂对PET合金结构与性能的影响[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
6 何翼云;熊远凡;肖勇;;纳米SiO_2对尼龙6结构性能的影响[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(上册)[C];2001年
7 唐明静;杨明娇;淡宜;;聚丙烯酸/TiO_2复合粒子对PVC性能的影响[A];2006年全国高分子材料科学与工程研讨会论文集[C];2006年
8 潘克勤;陶玉洁;;改性PP-89型塑封新材料及其应用[A];第四次全国环氧树脂应用技术学术交流会论文集[C];1991年
9 伊阳;陶鑫;;纳米CaCO_3在塑料改性中的应用研究[A];PPTS2005塑料加工技术高峰论坛论文集[C];2005年
10 刘玉坤;谭晓莉;陈金周;牛明军;刘雪莹;管兰芳;李新法;;TPU增韧PP共混材料的力学性能[A];第十一届全国包装工程学术会议论文集(二)[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 特约记者 魏双林;“金轮”塑业以技术创新挑战买方市场[N];现代物流报;2009年
2 李群;超细滑石粉在提升塑料扁丝制品档次、性能中的作用[N];中国包装报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 禹海洋;乙烯—醋酸乙烯酯橡胶和无机填料改性尼龙1010的结构与性能研究[D];上海交通大学;2009年
2 程凤梅;热塑性聚烯烃和尼龙的增韧改性及其结构与性能的研究[D];东华大学;2011年
3 汪晓东;多相高分子材料高强超韧化机理与群子标度间相关性的研究[D];北京化工大学;1996年
4 冯威;聚苯醚合金的超韧化机理及其亚微相态与群子参数关系的研究[D];北京化工大学;1997年
5 王如寅;聚乳酸增韧改性及其机理研究[D];上海交通大学;2010年
6 白时兵;POM/PEO晶/晶共混体系多尺度结晶结构的形成、调控及POM高性能化的研究[D];四川大学;2007年
7 武德珍;高强高韧PPO/PA6合金的力学性能—亚微相态—群子参数之间关系的研究[D];北京化工大学;1999年
8 尹波;PC/PE共混物加工过程中的形态演变与控制及其结构与性能关系[D];四川大学;2007年
9 张凌燕;硅酸盐矿物增韧增强聚丙烯复合材料试验研究[D];武汉理工大学;2009年
10 张帆;高流动性尼龙6的合成及结晶动力学研究[D];湖南大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吕冰;PTT/PA-6共混及性能研究[D];东华大学;2008年
2 刘渊;聚乙烯阻燃、抗静电改性研究[D];中北大学;2007年
3 张海涛;苯乙烯型热塑性弹性体增韧改性聚碳酸酯的研究[D];四川大学;2006年
4 刘春;透明PVC多相增韧体系的制备及其性能研究[D];四川大学;2007年
5 周燎原;极性TPE改性塑料研究[D];四川大学;2007年
6 郑丽娜;具有优良刚性韧性的废旧PET基工程塑料[D];郑州大学;2009年
7 代佳丽;具有优良刚性的增韧PA66的研究[D];郑州大学;2009年
8 查留锋;PC/ABS合金改性的研究[D];北京化工大学;2007年
9 王宁;废饮料瓶制备高性能工程塑料合金的研究[D];大连理工大学;2008年
10 刘峰;回收PET的增粘改性及再制工程塑料的研究[D];西华大学;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026