PVC基高阻尼热塑性弹性体的研究

摘要

本文以聚氯乙烯（PVC）为基体材料，利用熔融共混方法制备了PVC热塑性弹性体（TPE），主要研究了基本配合、小分子树脂以及聚合物对PVC TPE的基本力学性能、动态力学性能和耐热空气老化性能的影响，目的制备高阻尼PVC TPE，探索提高阻尼因子（tanδ）和拓宽有效阻尼温域（tanδ＞0.3）的方法。 论文实验内容第一部分研究了增塑剂、无机填料和聚合度对PVC TPE的力学性能、耐热空气老化性能和动态力学性能的影响，结果显示：DOP、DOTP、TOTM和聚酯4种增塑剂/PVC TPE的物理性能相差不大，老化性能优异。同等用量的增塑剂中聚酯/PVC复合材料体系的tanδmax值明显高于其他三种增塑剂，阻尼性能最优；随着聚酯增塑剂用量的增加，PVC TPE的tanδmax值逐渐增大，其tanδ峰值温度逐渐降低。随着重质碳酸钙、轻质碳酸钙、云母粉和滑石粉4种无机填料用量增加，PVC TPE的物理力学性能变化一致，轻质碳酸钙/PVC TPE的耐老化性能最优。4种无机填料中，云母粉和轻质碳酸钙/PVC TPE的tanδmax值较高，阻尼性能较好；轻质碳酸钙用量较低时可以改善PVC TPE阻尼性能，但用量大于15份时，由于体积效应，PVC TPE的阻尼性能下降。PVC聚合度增加，PVC TPE的综合物理性能变好，阻尼性能下降。 论文第二部分通过添加有机小分子的方法来提高PVC TPE的阻尼性能，研究了酚醛树脂、石油树脂和萜烯树脂对PVC TPE阻尼性能的影响。结果表明：酚醛树脂、石油树脂和萜烯树脂对PVC TPE的物理力学性能影响较小，其中酚醛树脂/PVC TPE的综合力学性能较差。3种树脂/PVC TPE老化后硬度、拉伸强度和断裂伸长率均减小，其中酚醛树脂/PVC TPE的耐热空气性能较好。随酚醛树脂用量的增加，tanδ峰值温度明显向高温移动，最高达34.20℃，tanδmax值在室温以上时PVC TPE的tanδ有明显提高，有效阻尼温域加宽，阻尼性能变好；石油树脂的加入使PVC TPE的tanδmax逐渐增大，最高达0.81；然而，萜烯树脂对于PVC TPE阻尼性能的提高作用不太明显。阻尼性能方面来讲，酚醛树脂和石油树脂可以作为阻尼性能调节剂，改善阻尼性能；而萜烯树脂的加入对PVC TPE阻尼性能的提高作用不明显。 论文第三部分通过利用丁腈橡胶（NBR）、聚氨酯弹性体（TPU）和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）分别与PVC共混制备TPE，研究不同聚合物用量对PVC TPE性能的影响，得知：随着NBR用量的增加，粉末状P83和块状NBR3305/PVC两种TPE的物理性能变化大致一致，粉末状P83/PVC TPE的综合物理性能物理力学性能更佳。两种类型的NBR对于PVC TPE的阻尼性能有一定改善，当NBR用量均为10份时，tanδmax值最高达到0.79；有效阻尼温域得到加宽。硬度不同的两种TPU/PVCTPE的物理性能和老化性能得到改善。但两种TPU没有改善PVC TPE的阻尼性能。在室温段EVA没有改善PVC TPE的阻尼性能。对比NBR、TPU、EVA三种聚合物对PVC TPE阻尼性能的影响，用量较高时，两种TPU/PVC TPE的tanδmax值相对最大；EVA/PVC TPE的tanδ峰温最高，最高为20.12℃；两种NBR/PVC TPE的有效阻尼温域最宽，最宽达55.58℃。在实际应用中我们可以根据实际对阻尼的应用要求选择合适的聚合物种类和用量，制备PVC基高阻尼TPE。

目录

符号说明

第一章 绪论

1.1 概述

1.2高分子阻尼材料

1.2.1 高分子材料的阻尼机理及评价测定方式

1.2.2 高分子材料阻尼性能的影响因素

1.3 聚氯乙烯热塑性弹性体的阻尼性能

1.3.1 聚氯乙烯热塑性弹性体简述

1.3.2 聚氯乙烯热塑性弹性体种类及阻尼性能

1.3.3 聚氯乙烯热塑性弹性体材料的制备

1.4 提高聚氯乙烯热塑性弹性体阻尼性能的方法

1.4.1 选择适当的聚合物共混

1.4.2 控制合适的相容性

1.4.3 添加增塑剂

1.4.4 添加填料

1.4.5 添加适量树脂

1.4.6 选择PVC聚合度

1.5 本课题的提出及研究内容

1.5.1 课题的提出

1.5.2 研究主要内容

第二章 基本配合对聚氯乙烯弹性体阻尼性能的影响

2.1 前言

2.2 实验部分

2.2.1 主要原料

2.2.2 仪器与设备

2.2.3 试样制备

2.2.4 性能测试

2.3 结果与讨论

2.3.1增塑剂对PVC TPE性能的影响

2.3.2填料对PVC TPE性能的影响

2.3.3聚合度对PVC TPE性能的影响

2.4 本章小节

第三章 小分子树脂对聚氯乙烯弹性体阻尼性能的影响

3.1 前言

3.2 实验部分

3.2.1 主要原料

3.2.2 仪器与设备

2.2.3 试样制备

2.2.4 性能测试

3.3 结果与讨论

3.3.1酚醛树脂对PVC TPE性能的影响

3.3.2石油树脂对PVC TPE性能的影响

3.3.3萜烯树脂对PVC TPE性能的影响

3.3.4不同树脂用量对PVC TPE性能的影响

3.4 本章小结

第四章 聚合物对聚氯乙烯弹性体阻尼性能的影响

4.1 前言

4.2 实验部分

4.2.1 主要原料

4.2.2 仪器与设备

4.2.3 实验配方

4.2.3 试样制备

4.2.4 性能测试

4.3 结果与讨论

4.3.1丁腈橡胶对PVC TPE性能的影响

4.3.2聚氨酯热塑性弹性体对PVC TPE性能的影响

4.3.3乙烯-醋酸乙烯共聚物对PVC TPE性能的影响

4.4 本章小结

结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文