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弹性体的结构设计及其共聚氯乙烯的接枝与增韧机理研究

2020-12-16阅读(845)

弹性体的结构设计及其共聚氯乙烯的接枝与增韧机理研究

论文摘要

采用丙烯酸正丁酯（nBA）与苯乙烯（St）为核层单体、氯乙烯（VC）为壳层单体,通过两步乳液聚合法合成了PnBA、P（nBA-co-St）和PSt三类具有窄粒径分布的共聚或均聚乳液,并以该乳液为种子与氯乙烯（VC）单体进行乳液接枝共聚,制备了P（nBA-co-St）/PVC系列不同形态的复合粒子。通过激光粒度分析仪（LPSA）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、动态热机械分析仪（DMA）、差示扫描量热分析法（DSC）与简支梁冲击试验机等测试手段对复合粒子的微观形态结构、材料冲击性能、冲击断面形貌等进行了测试和表征。通过索氏抽提、凝胶渗透色谱仪（GPC）、傅里叶红外光谱仪（FTIR）、核磁共振波谱仪（1H-NMR）等表征了复合粒子的接枝情况。着重考查了不同核层单体配比对复合树脂的粒子形态、接枝情况、玻璃化转变温度、冲击性能等的影响。研究结果表明:P（nBA-co-St）/PVC复合粒子具有与接枝前相似的粒径分布,乳液粒径在接枝前后有明显增长,证明了PVC已成功地包覆在P（nBA-co-St）乳胶粒上;SEM照片与TEM照片显示,复合粒子粒径大小均匀,与粒径分析结果相吻合。并且从TEM照片能清楚分辨出,复合粒子具有明显的核壳结构;采用索氏抽提的方法分离出了复合树脂中的接枝共聚物P（nBA-co-St）-g-PVC,通过FTIR与1H-NMR对该接枝共聚物的结构进行了表征;并很好地解释了在VC接枝P（nBA-co-St）过程中显现的缓聚现象:核层共聚单体中苯乙烯含量的增加,使得接枝VC过程变得困难,并且PVC的接枝率也随之降低,索氏抽提结果与GPC结果也证实了这一观点;DSC和DMA结果表明,随着核层共聚物中聚苯乙烯组分含量的增加,复合材料在低温区的力学损耗峰逐渐移向高温方向。比较PSt组分,因纯PnBA核更易于接枝VC,从而显著地影响了复合树脂低温转变区的Tg值;当核层单体投料比nBA/PSt为75/25（wt/wt）时,所制材料缺口冲击强度为纯乳液PVC材料的10倍。从材料缺口冲击断面的扫描电镜照片分析可知:该材料断裂为典型的的韧性断裂,P（nBA-co-St）原位增韧PVC机理源于基体的剪切屈服。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • §1-1 聚氯乙烯概述
  • 1-1-1 我国聚氯乙烯发展状况
  • §1-2 聚氯乙烯的结构与性能
  • 1-2-1 聚氯乙烯的结构
  • 1-2-2 聚氯乙烯的性能
  • §1-3 聚氯乙烯的化学改性
  • 1-3-1 氯化改性
  • 1-3-2 接枝改性
  • 1-3-3 交联改性
  • §1-4 聚氯乙烯的物理改性
  • 1-4-1 早期橡胶增韧塑料的增韧机理
  • 1-4-2 近代橡胶增韧塑料的增韧机理
  • 1-4-3 弹性体增韧改性PVC
  • 1-4-4 刚性粒子增韧改性PVC
  • 1-4-5 PVC 增韧研究的前景及发展方向
  • §1-5 苯丙乳液
  • 1-5-1 苯丙乳液简介
  • 1-5-2 苯丙乳液的改性
  • §1-6 本课题的研究目的及内容
  • 1-6-1 本课题的研究目的
  • 1-6-2 本课题的研究内容
  • 第二章 实验部分
  • §2-1 P（nBA-co-St）共聚胶乳的合成及表征
  • 2-1-1 主要实验原料及处理方法
  • 2-1-2 主要仪器及设备
  • 2-1-3 P（nBA-co-St）共聚胶乳的制备
  • 2-1-4 P（nBA-co-St）共聚乳液的测试表征
  • 2-1-5 P（nBA-co-St）共聚乳胶膜的测试表征
  • §2-2 P（nBA-co-St）/PVC 复合胶乳的制备与表征
  • 2-2-1 P（nBA-co-St）/PVC 复合胶乳的制备
  • 2-2-2 P（nBA-co-St）/PVC 复合胶乳的测试表征
  • §2-3 P（nBA-co-St）/PVC 复合树脂的制备与表征
  • 2-3-1 P（nBA-co-St）/PVC 复合树脂的加工
  • 2-3-2 P（nBA-co-St）/PVC 复合树脂的测试表征
  • §2-4 P（nBA-co-St）-g-PVC 接枝物的测试及表征
  • 2-4-1 P（nBA-co-St）-g-PVC 接枝物的分离与提纯
  • 2-4-2 P（nBA-co-St）-g-PVC 接枝物的测试与表征
  • 第三章 实验结果与讨论
  • §3-1 苯丙共聚胶乳聚合工艺条件的研究
  • 3-1-1 前言
  • 3-1-2 乳液聚合方法的确定
  • 3-1-3 单体加入方式的选择
  • 3-1-4 乳化剂种类及用量的选择
  • 3-1-5 引发剂种类及用量的确定
  • §3-2 P（nBA-co-St）接枝VC 的缓聚机理的研究
  • §3-3 P（nBA-co-St）/PVC 复合粒子的表征
  • 3-3-1 P（nBA-co-St）乳胶粒接枝氯乙烯前后粒径分布
  • 3-3-2 P（nBA-co-St）共聚乳胶的形态分析
  • 3-3-3 P（nBA-co-St）/PVC 复合乳胶粒的形态结构
  • 3-3-4 种核比对乳胶粒径的影响
  • §3-4 接枝共聚物的结构分析
  • 3-4-1 索氏抽提条件的选择
  • 3-4-2 接枝率的测定
  • 3-4-3 抽提液回收液的GPC 表征
  • 3-4-4 接枝共聚物的红外分析
  • 3-4-5 接枝共聚物的核磁分析
  • §3-5 P（nBA-co-St）/PVC 复合树脂的热分析
  • 3-5-1 P（nBA-co-St）共聚胶乳的DSC 分析
  • 3-5-2 P（nBA-co-St）/PVC 复合树脂的DMA 分析
  • §3-6 P（nBA-co-St）原位增韧PVC 的研究
  • 3-6-1 不同核层单体投料比对P（nBA-co-St）/PVC 复合材料性能的影响
  • 第四章 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间所取得的相关科研成果

    • 相关论文文献

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