高强度高软化点改性CPVC的合成、表征及性能研究

论文摘要

本文利用氯化原位接枝法制备改性的CPVC,主要目的是要通过MAH在高氯含量CPVC主链上接枝,制备具有特殊结构、高性能化的改性CPVC。通过MAH对PVC进行氯化原位接枝改性,获得高含氯量、酐基化的改性CPVC,过去未曾涉及过。改性产物最突出的特点是,由于MAH基团的极性和刚性,获得了比CPVC更高的强度;同时还使其韧性得到较大的改善;材料的软化温度得到尤其明显的增加。以氯化原位接枝法制备含氯量高于65%wt的氯化聚氯乙烯接枝顺丁烯二酸酐的共聚物（CPVC-cg-MAH）,该产物具有比相应CPVC更高的强度、软化点和热稳定性。用FTIR、1H- NMR、UV、GPC对分离纯化后的接枝产物进行结构表征,结果证明,与相似氯含量的CPVC相比,CPVC-cg-MAH分子链中偏氯结构（CCl2）和双键的含量均减少;CPVC-cg-MAH的数均分子量（Mn）和重均分子量（Mw）的值相应增加,但分子量分布指数减小。初步探索了接枝产物的一些力学性能,结果表明: CPVC-cg-MAH与氯含量相似的CPVC比较,拉伸强度增加了14.5%,冲击强度增加了34.6%。并利用DMA、DSC、TG以及维卡软化点等对产物性能进行测试,结果表明:CPVC-cg-MAH的力学损耗峰明显高于CPVC且向高温移动;接枝产物CPVC-cg-MAH起始失重温度、最大失重速率温度比CPVC分别提高7.2℃、11.1℃;维卡软化温度比相应CPVC提高了15℃,达到130℃。同时,讨论了氯化反应条件（氯含量、反应温度、单体含量）对高聚物的接枝率、力学性能和维卡软化点的影响。另外,本文采用CPVC-cg-MAH代替CPVC与PVC共混的方法改善共混物的性能。结果证明:与CPVC/PVC共混物的性能相比较,CPVC-cg-MAH/PVC的力学性能和维卡软化点均有提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 CPVC 制备工艺简介
• 1.1.1 在卤烃中进行的溶液或悬浮氯化
• 1.1.2 水相悬浮氯化
• 1.1.3 固相氯化
• 1.1.4 用液氯进行的光催化氯化
• 1.2 CPVC 高性能化的研究
• 1.2.1 CPVC 的基本性能
• 1.2.2 CPVC 的改性
• 1.2.2.1 CPVC 的共混改性
• 1.2.2.2 CPVC 接枝共聚改性
• 1.2.2.3 CPVC 复合填充改性
• 1.3 CPVC 的加工及应用
• 1.3.1 CPVC 稳定剂的研究
• 1.3.1.1 改进传统稳定剂
• 1.3.1.2 使用复合热稳定剂
• 1.3.1.3 使用新型稳定剂
• 1.3.2 CPVC 树脂的成型加工
• 1.3.2.1 挤出加工管材及异型材
• 1.3.2.2 压延成型
• 1.3.2.3 注塑成型
• 1.3.2.4 其它加工方法
• 1.3.3 CPVC 的应用状况
• 1.3.3.1 管材
• 1.3.3.2 涂料及粘合剂
• 1.3.3.3 绝缘及阻燃材料
• 1.3.3.4 用作改性剂
• 1.3.3.5 人造纤维材料
• 1.3.3.6 泡沫材料
• 1.3.3.7 CPVC 复合材料
• 1.4 PVC 氯化原位接枝MAH 的反应机理
• 1.5 论文目的和研究内容
• 第二章 PVC 氯化原位接枝 MAH 共聚物的制备与结构表征
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 主要原料及设备
• 2.1.2 接枝产物的纯化
• 2.1.3 化学滴定法测定接枝率
• 2.1.5 反应产物的红外光谱（FT-IR）表征
• 2.1.6 反应产物的紫外吸收光谱（UV-Vis）表征
• 1H-NMR）表征'>2.1.7 反应产物的核磁共振氢谱（¹H-NMR）表征
• 2.1.8 反应产物的凝胶渗透色谱（GPC）表征
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 CPVC-cg-MAH 的FT-IR 分析
• 2.2.2 CPVC-cg-MAH 分子链中的双键
• 2.2.3 CPVC-cg-MAH 的1H-NMR 分析
• 2.2.3.1 CPVC-cg-MAH 和CPVC 分子结构
• 2.2.3.2 接枝率对 CPVC-cg-MAH 分子结构的影响
• 2.2.4 CPVC-cg-MAH 的分子量及分布
• 2.2.5 CPVC-cg-MAH 的制备
• 2.2.5.1 氯含量的影响
• 2.2.5.2 单体用量的影响
• 2.2.5.3 反应温度的影响
• 2.2.5.4 苯乙烯的影响
• 2.3 结论
• 第三章 CPVC/MAH 接枝产物的性能研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 主要原料以及设备
• 3.1.2 反应产物的混炼配方
• 3.1.3 混炼
• 3.1.4 压片
• 3.1.5 试样制备和力学性能测试
• 3.1.6 反应产物的DMA 测试
• 3.1.7 反应产物的维卡软化温度测试
• 3.1.8 反应产物的DSC 表征
• 3.1.9 反应产物的热稳定性测定
• 3.1.10 凝胶含量的测试
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 CPVC-cg-MAH 的应力-应变曲线
• 3.2.2 反应条件对CPVC-cg-MAH 力学性能的影响
• 3.2.2.1 氯含量的影响
• 3.2.2.2 单体用量的影响
• 3.2.2.3 反应温度的影响
• 3.2.2.4 苯乙烯的影响
• 3.2.3 反应条件对CPVC-cg-MAH 维卡软化点的影响
• 3.2.3.1 氯含量的影响
• 3.2.3.2 单体用量的影响
• 3.2.3.3 反应温度的影响
• 3.2.3.4 苯乙烯的影响
• 3.2.4 CPVC-cg-MAH 的动态力学性能
• 3.2.4.1 CPVC 和CPVC-cg-MAH 的DMA 分析
• 3.2.4.2 接枝率的影响
• 3.2.5 CPVC-cg-MAH 的玻璃化转变温度
• 3.2.5.1 CPVC 和CPVC-cg-MAH 的DSC 分析
• 3.2.5.2 接枝率的影响
• 3.2.6 接枝产物CPVC-cg-MAH 的热稳定性能
• 3.2.6.1 CPVC 和CPVC-cg-MAH 的热失重分析
• 3.2.6.2 接枝率的影响
• 3.2.7 CPVC-cg-MAH 的凝胶含量分析
• 3.3 结论
• 第四章 PVC/CPVC-cg-MAH 共混物的性能研究
• 4.1 实验
• 4.1.1 主要原料及设备
• 4.1.2 共混物的混炼配方
• 4.1.3 混炼
• 4.1.4 压片
• 4.1.5 试样制备和力学性能测试
• 4.1.6 共混物的维卡软化温度测试
• 4.1.7 共混物的DMA 测试
• 4.1.8 凝胶含量的测试
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 PVC/CPVC-cg-MAH 的性能研究
• 4.2.1.1 PVC/CPVC-cg-MAH 的力学性能
• 4.2.1.2 PVC/CPVC-cg-MAH 的维卡软化点
• 4.2.1.3 PVC/CPVC-cg-MAH 的相容性
• 4.2.1.4 PVC/CPVC-cg-MAH 和PVC/CPVC 的凝胶含量分析
• 4.2.2 CPVC-cg-MAH/CPE 的性能研究
• 4.2.2.1 CPVC-cg-MAH/CPE 的力学性能
• 4.2.2.2 CPVC-cg-MAH/CPE 的维卡软化点
• 4.3 结论
• 本文结论
• 参考文献
• 致谢
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