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增韧改性聚氯乙烯树脂的制备与表征

任济民  
【摘要】:针对硬质聚氯乙烯(PVC)抗冲强度小且对缺口敏感等缺陷,论文开展单一有机橡胶粒子和有机/无机粒子复合增韧PVC的研究。通过多步种子乳液聚合制备了以交联聚丙烯酸丁酯为核、聚甲基丙烯酸甲酯(或PVC)为壳的丙烯酸酯聚合物(ACR)乳胶,分别在ACR乳胶粒子或ACR/纳米水滑石粒子存在下,通过氯乙烯(VC)悬浮接枝共聚制备了ACR-g-VC和ACR-g-PVC/纳米水滑石复合树脂,对改性PVC树脂的颗粒特性和加工塑化性能,改性PVC的相态结构、力学和热性能等进行了深入研究。 为了制备颗粒特性良好的ACR-g-VC树脂,首先考察了ACR乳胶加入量、分散体系组成和用量、搅拌转速等对ACR-g-VC树脂粒径分布、颗粒形貌、孔隙率及孔径分布的影响。发现ACR乳胶的加入对悬浮聚合体系的液-液分散、聚合稳定性和共聚树脂颗粒特性有较大影响,必须相应增加分散剂用量才能合成颗粒特性良好的共聚树脂;采用醇解度较高的聚乙烯醇(PVA)与改性纤维素分散剂复合有利于提高聚合稳定性和树脂的颗粒规整性;采用PVA-2与改性纤维素复合分散体系制备的改性PVC树脂具有皮膜较少、初级粒子聚集程度低、孔隙率较高等特点,两者的适宜比例是7:5;由于ACR具有促进PVC树脂塑化的作用,改性PVC的加工塑化时间较短。 采用电镜、动态力学分析(DMA)、热失重分析等表征了ACR-g-VC的结构和性能。发现橡胶粒子在PVC基体中分散均匀;ACR-g-VC材料低温区的力学损耗峰向高温区偏移,橡胶相与PVC间的相容性改善;与PVC/ACR共混物相比,ACR-g-VC材料可在较低的ACR含量下实现脆-韧转变;ACR含量为10.5wt%的ACR-g-VC材料的缺口抗冲强度为纯PVC的30倍,材料冲击断面呈拉丝网状,具有典型的韧性断裂特征;随着ACR含量增加,共聚树脂热失重速率减小,材料维卡软化温度略有降低。 采用原位聚合法制备了ACR-g-VC/纳米水滑石复合树脂,采用TEM、DMA、热失重仪、流变仪等表征了纳米复合材料的形态、力学、热稳定和加工塑化性能,并与直接熔融加工的ACR-g-VC/纳米水滑石复合材料进行比较。TEM分析表明原位聚合制备的复合材料中纳米水滑石的分散性明显优于直接熔融加工制备的复合材料,水滑石基本以初级粒子形式存在,无明显团聚,分散性好;由原位聚合制备的复合材料的抗冲强度大于熔融加工制备的复合材料;ACR粒子与水滑石能协同改善材料的热稳定和加工塑化性能。


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