聚氯乙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备、结构和性能

摘要

本论文研究“熔融插层”法制备聚氯乙烯/蒙脱土纳米复合材料。首先，选用不同种类的有机改性蒙脱土和聚氯乙烯直接塑炼法制备PVC/MMT纳米复合材料，再用不同含量的蒙脱土(TJ2和TJ4)和聚氯乙烯直接塑炼制备PVC/MMT纳米复合材料。其次，探讨母料法熔融插层制备PVC/MMT纳米复合材料：选用三种不同的插层树脂(CPE，VP和抗冲型ACR)和四种有机蒙脱土母料法制备PVC/MMT纳米复合材料并对其分别研究，从而选出制备PVC/MMT纳米复合材料的较理想配方。再次，对比研究不同加工工艺(塑炼和挤出)母料法制备PVC/MMT纳米复合材料。最后，对所制备的PVC/MMT纳米复合材料进行了一系列表征和测试，包括力学性能、热学性能、X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和流变性能。本论文还研究了稳定剂类型、有机蒙脱土种类、蒙脱土加量、插层树脂类型、插层树脂加量和不同加工工艺对PVC/MMT纳米复合材料结构与性能的影响。研究表明：对于PVC/MMT纳米复合材料，使用铅盐复合稳定剂时，PVC/MMT纳米复合材料的耐热性最好；有机蒙脱土的插层有利于改善材料的力学性能；四种不同的有机改性蒙脱土中，TJ2和TJ4制备的PVC/蒙脱土纳米复合材料综合性能较好，PVC/TJ2(100/1)纳米复合材料为插层型的纳米复合材料，TJ2的加入能提高PVC的弯曲强度和弯曲模量；选用的三种插层树脂，VP和ACR对PVC/蒙脱土纳米复合材料的抗冲性能有较大的提高；母料塑炼法和母料挤出法的耐热降解及力学性能不一样，以ACR为插层树脂母料法制备的PVC/ACR/DK2(100/10/1)纳米复合材料为剥离型纳米复合材料，其抗冲性能有较大幅度的提高。流变测试结果表明：有机改性蒙脱土制备的PVC/MMT纳米复合材料相对于纯PVC的储能模量(G')和耗能模量(G”)都有所升高。母料法制备PVC/ACR/TJ2和PVC/VP/TJ2纳米复合材料随蒙脱土含量的增加表现出不同的特点。关键词：蒙脱土，聚氯乙烯，熔融插层，插层树脂，纳米复合材料

目录

文摘

英文文摘

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第一章文献综述

1.1聚合物/无机物纳米复合材料的制备方法

1.1.1溶胶-凝胶法

1.1.2层间插入法

1.1.3共混法

1.1.4原位聚合法

1.1.5分子的自组装及组装法

1.1.6辐射合成法

1.2聚合物/粘土杂化材料

1.2.1粘土的基本性质及其表面化学修饰

1.2.2 PCH杂化材料的分类

1.2.3 PCN纳米复合材料的研究进展

1.2.4 PCN纳米复合材料的优异性能

1.2.5应用前景

1.2.6待解决的问题

1.3 PVC复合材料

1.3.1 PVC简介

1.3.2 PVC增韧改性综述

1.3.3聚氯乙烯复合材料体系的流变性能

1.3.4本文的研究目的

第二章直接塑炼法制备PVC/MMT纳米复合材料

2.1实验部分

2.1.1仪器与原料

2.1.2实验配方

2.1.3力学性能测试样品的制备

2.1.4测试与表征

2.2实验结果与讨论

2.2.1蒙脱土的表征与测试

2.2.2稳定剂的选择

2.2.3力学性能

2.2.4刚果红分析

2.2.5 XRD测试结果分析

2.2.6透射电镜分析

2.3本章小结

第三章母料法熔融插层制备PVC/MMT纳米复合材料

3.1实验部分

3.1.1仪器与原料

3.1.2实验配方

3.1.3力学性能测试样品的制备

3.1.4测试与表征

3.2实验结果与讨论

3.2.1力学性能

3.2.2刚果红分析

3.2.3维卡热变形温度结果分析

3.2.4 XRD测试结果分析

3.2.5扫描电镜分析

3.2.6透射电镜分析

3.3本章小结

第四章聚氯乙烯/蒙脱土纳米复合材料的动态力学性能研究

4.1实验部分

4.1.1动态力学性能测试

4.1.2样品的制备

4.2实验结果与讨论

4.2.1不同有机改性蒙脱土对PVC动态力学性能的影响

4.2.2 TJ2含量对PVC/MMT纳米复合材料动态力学性能的影响

4.2.3母料法制备PVC/MMT纳米复合材料的动态力学性能

4.3本章小结

第五章PVC共混和复合体系的增韧机理研究

5.1弹性体增韧

5.1.1 PVC/CPE共混体系

5.1.2 PVC/VP共混体系

5.1.3 PVC/ACR共混体系

5.2刚性粒子增韧PVC体系

5.3母料法PVC/MMT纳米复合材料的增韧机理

5.3.1用CPE母料法插层制备PVC/MMT杂化材料的改性

5.3.2用VP母料法插层制备PVC/MMT纳米复合材料的增韧改性

5.3.3用ACR母料法插层制备PVC/MMT纳米复合材料的增韧改性

5.4母料法制备PVC/MMT纳米复合材料的增韧机理分析

5.4.1蒙脱土的插层效果与增韧

5.4.2蒙脱土片层间内外的效应与物理交联点影响增韧

5.5本章小结

参考文献：

谢 辞

硕士期间所发表的论文和申请的专利