新型多层复合家电膜PVC基材的改性研究

摘要

本文采用熔融共混法制备了聚氯乙烯(PVC)/丁腈橡胶(NBR)复合材料、PVC/硫酸钡(BaSO4)复合材料和PVC/NBR/BaSO4三元复合材料，以改善PVC的韧性。测试了复合材料的力学性能，并结合扫描电镜(SEM)分析了力学性能的变化机理；制备了PVC/稀土钙锌稳定剂体系和PVC/环氧大豆油(ESO)体系，以改善PVC的耐热性。结合SEM照片，测试并分析了不同热稳定剂体系中PVC的力学性能，采用差示扫描量热法(DSC)、热重分析(TGA)研究了PVC耐热性的变化。具体研究工作如下：
　　 ⑴运用拉力试验机和SEM考察了不同NBR、BaSO4用量对PVC力学性能的影响。NBR添加量为5phr时，PVC的断裂伸长率提高了5倍，但拉伸强度下降了22％，表明NBR分布于PVC基体中，能够产生大的形变提高PVC的断裂韧性，但会严重影响了PVC的强度。BaSO4添加量低于15phr时，PVC的拉伸强度下降不明显，但断裂伸长率提高幅度也较小；BaSO4添加量超过20phr时，能够明显提高PVC的断裂伸长率，但由于BaSO4与PVC间相容性差，BaSO4在PVC中分散不均匀，导致PVC的拉伸强度有显著下降。
　　 ⑵考察了不同BaSO4用量对PVC/NBR体系的增韧补强效果。凭借开炼机辊筒间的剪切力，BaSO4在填充量低于15phr时得到了较好的分散。未添加BaSO4时PVC的拉伸强度为29.2MPa，断裂伸长率为297.4％；添加5phr BaSO4后PVC的拉伸强度达到31.4MPa，断裂伸长率达到339.1％，拉伸强度和断裂伸长率分别增大了7％和14％，撕裂强度也略有提高，表明BaSO4与NBR具有较好的协同作用。
　　 ⑶考察了不同稀土钙锌稳定剂用量对PVC力学性能的影响。稀土钙锌稳定剂加入0.5phr时，PVC的拉仲强度为26.1MPa，断裂伸长率为276.6％；稀土钙锌稳定剂加入1.5phr后，PVC的拉伸强度达到27.9MPa，断裂伸长率达到397.2％，拉仲强度和断裂伸长率均有提高，表明稀土元素的络合效果显著，稀土钙锌稳定剂加入后改善了PVC与填料间的亲和性，增大了PVC分子链间的作用力，促使PVC出现拉伸屈服，从而提高了PVC的拉伸强度和断裂伸长率。采用DSC和TG考察了稀土钙锌稳定剂对PVC耐热性的影响。随着稀土钙锌稳定剂用量的增大，PVC的初始分解温度、最大分解速率温度和质量保留率均有显著提高，PVC的吸热峰向高温方向移动，耐热性有大幅度的改善，表明稀土钙锌稳定剂具有较好的热稳定效果。
　　 ⑷考察了不同ESO用量对PVC力学性能的影响。未加入ESO时，PVC的拉伸强度为39.6MPa，断裂伸长率为62.9％；加入2phrESO后，PVC的拉伸强度达到46.4MPa，提高了17％，断裂伸长率达到了316.2％，提高了5倍。采用DSC和TG考察了ESO对PVC耐热性的影响。ESO加入后，PVC的初始分解温度有所下降，PVC更易产生热解反应；质量保留率和最大分解速率温度都有显著提高，PVC的吸热峰向高温方向移动，长期耐热性较好，表明ESO与稀土钙锌稳定剂具有较好的协同作用。