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PVC压延膜耐老化机理与相关性能研究

胡俊峰  
【摘要】:聚氯乙烯(PVC)是由氯乙烯单体在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂。利用PVC所制备的制品不仅具有耐磨损、耐腐蚀、绝缘和阻燃性能好的特点,还具有价格低廉等特点。根据用途的不同,可以采用多种成型工艺(如注塑、挤出、吹塑、压延、搪塑及发泡等)来制备PVC产品,其中压延法生产的PVC一般被用来制造片材和薄膜材料,其在农业薄膜、包装材料、建筑材料以及家电的外壳材料等方面具有非常好的应用。但PVC在作为压延膜使用时,其易与阳光中的紫外线以及空气中的水和氧发生化学作用,导致其发生不同程度的降解,具体表现为表面颜色易发生变化以及其力学性能的下降。针对上述问题,本论文的目的就是提高PVC压延膜的耐老化性能。论文中,作者分别利用锐钛型二氧化钛(Ti O_2(A))、受阻胺光稳定剂([6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-[(2,2,6,6,-四甲基-哌啶基)亚氨基]-1,6-己二撑[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基],C944)、紫外线吸收剂2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑(UV-P)、改性水滑石(LDH-BP)以及上述化合物的复配物作为抗老化添加剂,采用加速老化实验研究了PVC压延膜的耐老化性能,通过色度仪、拉力机、冲击试验机、红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)等对其耐老化性能进行了表征。研究结果如下:(1)在PVC压延膜中加入不同份数的Ti O_2(A),研究了PVC压延膜的耐老化性能。研究结果表明,随着Ti O_2(A)含量的增加,PVC压延膜的耐老化性能逐渐提高。在加速老化672 h后,对于色差值,未加Ti O_2(A)的PVC压延膜的色差值为37.30,而PVC/20%Ti O_2(A)膜的色差值为6.74;对于断裂伸长率,未加Ti O_2(A)的PVC压延膜的断裂伸长率在老化前后分别为11.0%、3.0%,下降幅度为72.7%,而PVC/20%Ti O_2(A)膜的断裂伸长率在老化前后分别为16.0%、13.5%,下降幅度为15.6%;对于冲击强度,未加Ti O_2(A)的PVC压延膜的冲击强度在老化前后分别为33.4 k J/m~2、9.1 k J/m~2,下降幅度为72.8%,而PVC/20%Ti O_2(A)膜的冲击强度在老化前后分别为16.0 k J/m~2、14.6 k J/m~2,下降幅度为8.8%;对于羰基指数,未加Ti O_2(A)的PVC压延膜的羰基指数为4.70,而PVC/20%Ti O_2(A)膜的羰基指数为3.80。(2)在PVC压延膜中加入不同份数的受阻胺稳定剂C944,研究了PVC压延膜的耐老化性能。研究结果表明,随着C944含量的增加,PVC压延膜的耐老化性能具有先升高后下降的现象。在加速老化672 h后,对于色差值,未加C944的PVC压延膜的色差值为37.30,而PVC/2%C944膜的色差值为0.95;对于断裂伸长率,未加C944的PVC压延膜的断裂伸长率在老化前后分别为11.0%、3.0%,下降幅度为72.7%,而PVC/2%C944膜的断裂伸长率在老化前后分别为18.6%、17.7%,下降幅度为4.8%;对于冲击强度,未加C944的PVC压延膜的冲击强度在老化前后分别为33.4 k J/m~2、9.1k J/m~2,下降幅度为72.8%,而PVC/2%C944膜的冲击强度在老化前后分别为16.1 k J/m~2、15.8 k J/m~2,下降幅度为1.9%。另外,进一步研究了C944与UV-P对PVC压延膜的协同光稳定作用,研究结果表明,C944与UV-P对PVC压延膜具有协同光稳定作用。当C944和UV-P的质量比为1:1时,添加量为2%时,在加速老化672 h后,PVC/1%C944/1%UV-P的表面色差值为2.57,断裂伸长率在老化前后分别为17.2%、16.5%,下降幅度为4.1%;冲击强度在老化前后分别为15.8 k J/m~2、15.6 k J/m~2,下降幅度为1.3%;羰基指数为0.43。(3)利用焙烧还原法制备了改性水滑石(LDH-BP),通过红外光谱仪(FT-IR)及X射线衍射仪(XRD)确认了水滑石层间含有2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸(BP)。将改性前后的水滑石分别加入PVC压延膜中,研究了PVC压延膜的耐老化性能。研究结果表明,相较于LDH,LDH-BP对于PVC压延膜具有更好的抗老化性能。在老化672h后,对于色差值,未加LDH-BP的PVC压延膜的色差值为37.30,而PVC/6%LDH-BP膜的色差值为23.08;对于断裂伸长率,未加LDH-BP的PVC压延膜的断裂伸长率在老化前后分别为11.0%、3.0%,下降幅度为72.7%,而PVC/6%LDH-BP膜的断裂伸长率在老化前后分别为10.8%、10.3%,下降幅度为4.6%;对于冲击强度,未加LDH-BP的PVC压延膜的冲击强度在老化前后分别为33.4 k J/m~2、9.1 k J/m~2,下降幅度为72.8%,而PVC/6%LDH-BP膜的冲击强度在老化前后分别为27.8 k J/m~2、22.2 k J/m~2,下降幅度为20.1%;对于羰基指数,未加LDH-BP的PVC压延膜的羰基指数为4.70,而PVC/6%LDH-BP膜的羰基指数为0.12。


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