PVC的工程化技术研究

论文题目: PVC的工程化技术研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 材料学

作者: 鲁圣军

导师: 熊传溪

关键词: 工程化,接枝反应,结晶,自增塑,自增韧,自增强,耐热性,原位复合

文献来源: 武汉理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本文在查阅、分析大量的有关通用塑料工程化技术、聚合物基纳米复合材料、PVC结晶、PVC共混改性、PVC与纳米CaCO3复合改性等资料的基础上,提出了用结晶PVC微粉自增塑、自增韧增强PVC提高PVC的加工性能、力学性能和耐热性,并通过受限原位复合方法制备PVC/纳米CaCO3复合材料来实现PVC的工程化。通过结晶改性、PA6共混复合及原位复合纳米CaCO3填充等技术对PVC的工程化进行了研究,分析了共混工艺、结晶条件、原位复合等条件下改性PVC复合材料的结构、组成与性能的关系,获得了以下研究成果: 1.PA6与SMA在苯酚溶液中反应,可将SMA接枝到PA6分子链上。当反应物中SMA用量为60%,在100℃下反应时间8hr,接枝率最大为5.12%。PA6-g-SMA的熔点随其接枝率的升高而降低,当接枝率为5.12%时,熔点197.0℃。PA6-g-SMA能与PVC熔融共混,解决了PA6与PVC不能熔融加工的难题。 2.PA6-g-SMA对PVC有增韧增强作用。当PA6-SMA接枝率为5.12%,添加量为15%时,共混物的冲击强度为64.7kJ/m2,为基体树脂的161.7%;拉伸强度为55MPa,为基体树脂的148.6%。PVC/PA6-g-SMA共混物中有共晶生成。说明PA6-g-SMA能作为PVC的异相成核剂诱使无规PVC分子链结晶。 3.以PA6-g-SMA作为PVC的异相成核剂,在适当的热处理条件下,可以诱导无规PVC结晶。当PA6-g-SMA用量为PVC原料的2%,在110℃下处理2小时,PVC结晶度最高达到了30.4%。 4.使用改进的重力加料式流化床对撞式气流粉碎机对结晶PVC进行粉碎,制备了结晶PVC微粉,且产率较大。结晶PVC微粉内的晶粒尺寸约78nm,熔点为128℃。其形成机理可以用晶区碰撞破碎机理和晶片剪切滑移机理来解释。 5.结晶PVC微粉对PVC具有较强的自增塑、自增韧增强作用,也具有提高PVC耐热性的作用。在PVC微粉添加量为10%时,结晶PVC微粉/PVC复合材料的玻璃化温度达到了90℃,冲击强度达到为70.3kJ/m2;在结晶PVC微粉用量为5%时,拉伸强度达到57.3MPa。自增塑机理可用结晶PVC微粉晶粒解缠状态及速度梯度解释,其自增韧增强机理及提高耐热性机理可用PVC晶核异相作用解释。

论文目录:

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第一章绪论

1.1 PVC工程化研究的意义

1.1.1 PVC的优点及其在国民经济中的地位

1.1.2 PVC建筑型材的地位

1.2 PVC改性研究

1.2.1 PVC的缺点

1.2.2 PVC共混改性

1.2.3 PVC填充改性

1.2.4 弹性体、刚性粒子共同改性PVC

1.2.5 纤维和晶须增强PVC

1.3 通用塑料工程化的技术

1.3.1 聚烯烃塑料结晶改性工程化技术

1.3.2 PVC结晶

1.3.2.1 PVC的结晶性

1.3.2.2 热处理及增塑剂对PVC结晶影响

1.3.2.3 PVC结晶对其性能的影响

1.3.3 工程塑料共混改性聚烯烃塑料工程化技术

1.3.4 尼龙改性PVC研究

1.3.5 纳米复合改性聚烯烃塑料工程化技术

1.3.5.1 共混制备体系

1.3.5.2 插层复合制备体系

1.3.5.3 原位复合制备聚合物基纳米复合材料

1.3.6 PVC／纳米CaCO_3复合材料研究

1.4 PVC工程化的难点

1.5 本文的主要内容及创新点

第二章 PA6-G-SMA溶液接枝反应制备及其与PVC的共混研究

2.1 PA6与SMA的溶液接枝反应

2.1.1 主要试剂

2.1.2 结枝反应

2.1.3 产物的分离提纯

2.1.4 测试及表征

2.1.5 结果与讨论

2.1.5.1 反应机理

2.1.5.2 红外光谱分析

2.1.5.3 固态核磁谱分析

2.1.5.4 SMA加入量对接枝率的影响

2.1.5.5 反应温度对接枝率的影响

2.1.5.6 反应时间对接枝率的影响

2.1.5.7 产物熔点与接枝率的关系

2.2 PVC／PA6-g-SMA共混物的制备及性能研究

2.2.1 试剂及原料

2.2.2 仪器及设备

2.2.3 共混物的制备

2.2.4 测试及表征

2.2.5 结果与讨论

2.2.5.1 共混物的力学性能

2.2.5.2 共混物的形态结构

2.2.5.3 复合材料的DSC分析

2.3 小结

第三章结晶PVC微粉的制备及其应用研究

3.1 理论基础

3.1.1 异相成核提高PVC结晶度的理论基础

3.1.2 力化学理论在聚合物领域的研究进展

3.2 实验部分

3.2.1 实验原料

3.2.2 实验仪器及设备

3.2. 3 实验方法

3.2.3.1 PVC的成核剂处理

3.2.3.2 热处理

3.2.3.3 气流粉碎机的改进

3.2.3.4 结晶PVC的粉碎

3.2.4 测试与表征

3.3 结果与讨论

3.3.1 热处理对成核剂处理后PVC结晶度的影响

3.3.2 结晶PVC的结构

3.3.3 重力加料式流化床对撞气流粉碎机的改进前后性能对比

3.3.4 结晶PVC微粉的结构

3.3.5 结晶PVC微粉熔点降低机理

3.3.6 结晶PVC微粉产量的影响因素

3.3.7 结晶PVC微粉自增塑作用

3.3.8 结晶PVC微粉自增强作用

3.3.9 结晶PVC微粉提高耐热性作用及其机理

3.4 小结

第四章 PVC树脂的微发泡研究

4.1 实验部分

4.1.1 主要试剂及原料

4.1.2 主要仪器及设备

4.1.3 PVC树脂的微发泡过程

4.1.4 测试及表征

4.2 结果与讨论

4.2.1 EPVC微发泡

4.2.1.1 EPVC树脂的结构形貌

4.2.1.2 溶剂组分的影响

4.2.1.3 发泡剂用量的影响

4.2.1.4 增塑剂的影响

4.2.2 SPVC微发泡

4.2.2.1 SPVC树脂的结构形貌

4.2.2.2 溶剂组分的影响

4.2.2.3 发泡剂用量的影响

4.2.2.4 增塑剂的影响

4.3 小结

第五章 PVC／纳米CaCO_3纳米复合材料的制备

5.1 微孔PVC／纳米CaCO_3粉料的原位复合制备

5.1.1 主要试剂

5.1.2 仪器及设备

5.1.3 纳米CaCO_3的原位复合

5.1.3.1 Ca(OH)_2-H_2O-CO_2反应系统

5.1.3.2 Ca~(2+)-H_2O-CO_3~(2-)反应系统

5.1.4 测试及表征

5.1.5 结果与讨论

5.1.5.1 Ca(OH)_2-H_2O-CO_2体系下晶形控制剂的影响

5.1.5.2 乳化剂的影响

5.1.5.3 反应体系的影响

5.1.5.4 Ca(OH)_2-H_2O-CO_2体系下鳌合剂柠檬酸的影响

5.2 PVC／原位复合纳米CaCO_3复合材料的结构与性能

5.2.1 试剂及原料

5.2.2 仪器及设备

5.2.3 共混物的制备

5.2.4 测试及表征

5.2.5 结果与讨论

5.2.5.1 SEM分析

5.2.5.2 XRD分析

5.2.5.3 PVC／纳米CaCO_3复合材料力学性能

5.2.5.4 DMA分析

5.3 小结

第六章微粉PVC／PVC／原位复合纳米CaCO_3复合材料的制备、性能研究及工业化应用

6.1 实验部分

6.1.1 实验原料

6.1.2 实验仪器及设备

6.1.3 加工过程

6.1.3.1 微粉PVC／PVC／原位复合纳米CaCO_3复合材料实验室制备

6.1.3.2 微粉PVC／PVC／原位复合纳米CaCO_3复合材料的管、型材生产线挤出

6.1.4 测试及表征

6.2 结果与讨论

6.2.1 TEM分析

6.2.2 力学性能分析

6.2.3 DMA分析

6.2.4 微粉PVC／PVC／纳米CaCO_3复合异型材的性能

6.2.5 纳米晶PVC／PVC／纳米CaCO_3复合管材的性能

6.3 小结

第七章结论

参考文献

附录

致谢

发布时间: 2006-06-28

参考文献

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[3].聚合物结晶动力学理论和方法研究[D]. 张志英.天津工业大学2006
[4].倾斜结晶塔内有机物结晶纯化过程的研究[D]. 陈亮.四川大学2007
[5].聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）结晶及其增强、增韧复合材料的研究[D]. 程红原.北京化工大学2008
[6].酶水解漂白针叶木纤维结构和性能的研究[D]. 杜敏.陕西科技大学2013

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