氯化原位接枝聚合物热稳定性的影响因素及结构分析

摘要

氯化原位接枝过程在氯化反应的同时进行接枝反应,是一种较简单的聚烯烃改性方法。氯化原位接枝产物同属含氯聚合物,容易发生热降解,热稳定性不好。且接枝产物中存在大量较短的支链,支化点较多,其结构与氯化聚乙烯相比有较大的变化。聚合物的热稳定性对接枝产物的性能有重要的意义,影响到材料的使用领域以及使用寿命等,因此对该类聚合物的热稳定性能的研究具有新的意义,对开发该新聚合物材料是非常有必要的。本论文以氯化原位接枝法合成了氯化聚乙烯氯化原位接枝丙烯酸-2-羟基乙酯(CPE-cg-HEA)为例,研究了氯化原位接枝产物的热稳定性能及稳定机理和途径。
　　本文以CPE-cg-HEA为主要研究体系,通过热失重分析(TGA)、Haake转矩流变仪以及刚果红实验(Congo Red Test)等方法测试了体系热稳定性;以商品CPE为参照,从分子结构上探讨氯化接枝产物与氯化聚合物的不同对热稳定的影响,以及热稳定机理;并对工业CPE-cg-HEA的热稳定性进行了测试和分析。结果表明未处理的CPE-cg-HEA的热稳定性差于商品CPE,而经过完全去HCl处理后,CPE-cg-HEA与固相法CPE的热稳定性差别不大。
　　为寻找影响氯化原位接枝产物体系热稳定性的主要影响因素,对样品进行消除HCl处理,然后采用红外光谱(FT-IR)、紫外光谱(UV)、核磁共振氢谱(1H-NMR)测试样品的双键、邻氯和偏氯等不稳定分子链结构。通过核磁共振氢谱图定量地分析计算了样品中的邻氯结构等的含量和氯原子分布均匀程度;通过双键含量测试定量测定了样品中双键的含量。同时,对受热处理和长时间放置的CPE-cg-HEA和商品CPE样品进行测试和分析,探讨了客观条件的改变对样品稳定性的影响;同时对工业CPE-cg-HEA的结构进行分析测试,考察了工业条件对产物结构和热稳定性的影响。得到了体系组成与各种结构对体系热稳定性的影响。
　　最后,在CPE-cg-HEA物料中添加碳酸氢钠/DOP、硬脂酸钙以及环氧大豆油/碳酸钙等多种物质,通过热失重和刚果红稳定性实验,对热稳定体系的配方进行了实验和探索,并对对稳定剂的加入方式进行了探讨。最终得到碳酸氢钠/环氧大豆油/碳酸钙复合体系的配方组成,有效地提高了氯化原位接枝产物的热稳定性。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:符号说明

前言

第一章 文献综述

1.1 氯化聚合物概述

1.2 氯化聚乙烯改性方法

1.2.1 化学改性

1.2.2 物理改性

1.3 氯化原位接枝改性方法

1.3.1 氯化接枝聚合物合成机理

1.3.2 聚烯烃接枝改性中的影响因素

1.4 改性CPE的应用

1.5 含氯聚合物的热稳定性

1.6 聚氯乙烯的降解

1.7 稳定性测试方法

1.7.1 高温时PVC颜色变化的测试

1.7.2 高温时PVC释放HCl趋势的测试

1.8 稳定剂的选择

1.8.1 铅盐稳定剂

1.8.2 金属皂稳定剂

1.8.3 复合金属皂稳定剂

1.8.4 有机锡类稳定剂

1.8.5 稀土稳定剂

1.9 论文研究目的及内容

第二章 氯化接枝聚合物的热稳定性

2.1 前言

2.2 实验部分

2.2.1 原料与试剂

2.2.2 实验室合成CPE-cg-HEA和CPE

2.2.3 样品的消除HCl处理

2.2.4 HCl含量的滴定

2.2.5 热失重测试

2.2.6 哈克转矩流变仪测转矩曲线

2.2.7 刚果红稳定性测试

2.3 结果与讨论

2.3.1 CPE-cg-HEA热稳定性

2.3.2 残留HCl对CPE-cg-HEA热稳定性的影响

2.3.3 CPE-cg-HEA与固相法CPE热稳定性比较

2.3.4 工业CPE-cg-HEA的热稳定性

2.4 本章结论

第三章 CPE-cg-HEA结构与热稳定性

3.1 前言

3.2 实验部分

3.2.1 原料与试剂

3.2.2 红外光谱测试(FT-IR)

3.2.3 紫外光谱测试(UV)

3.2.4 核磁共振氢谱测试(1H-NMR)

3.2.5 双键含量的测定

3.2.7 接枝聚合物接枝率的测定

3.2.6 样品的受热处理

3.3 结果与讨论

3.3.1 CPE-cg-HEA的结构分析

3.3.2 CPE-cg-HEA接枝物含量与热稳定性

3.3.3 受热处理后产物结构的影响

3.3.4 存放过程中产物结构的变化

3.3.5 工业CPE-cg-HEA的结构剖析

3.3 本章结论

第四章 CPE-cg-HEA热稳定性的改善

4.1 前言

4.2 实验部分

4.2.1 原料与试剂

4.2.2 搅拌加料

4.2.3 混炼加料

4.2.4 刚果红稳定性测试

4.2.5 热失重测试

4.3 结果与讨论

4.3.1 硬脂酸钙的热稳定效果

4.3.2 环氧大豆油及碳酸钙的热稳定性作用

4.3.3 完全消除HCl样品的稳定

4.4 本章结论

结论

参考文献

致谢

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