聚甲醛的热降解和稳定化研究

摘要

该文利用220℃等温热降解和升温热重分析(TGA),分别评价了稳定剂共聚酰胺(COPA)、聚酰胺6(PA)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)以及COPA/EVOH在不同气氛条件下对POM的热稳定性的影响.结果表明,稳定剂在氮气气氛中的稳定效果相当优异,极少量(0.2﹪)的稳定剂便能显著提高POM的热分解温度.在空气中稳定剂能够消耗降解产生的甲醛,有效地降低POM在220℃下的失重率.当COPA、PA含量增加到1.2﹪时,体系的热失重不到空白POM的二分之一.而无论在氮气还是空气条件下,采用复合稳定剂COPA/EVOH都较单一稳定剂COPA、PA、EVOH具有更好的稳定效果,尤以POM/COPA/EVOH48体系的热稳定性最佳.采用Coats-Redfernd方法对POM稳定体系的主体降解过程进行动力学分析,结果显示不同气氛和稳定剂作用下的POM的降解机理截然不同.借助热重分析与红外光谱联用技术(TG-FTIR),深入研究了POM在氮气条件下的降解行为.连续红外光谱同步收集到降解产生的甲醛和一氧化碳,显示了POM热降解过程中的两个重要规律:即POM的不稳定端基首先开始分解,脱去甲醛,而后随温度的升高POM分子链出现无规断裂,产生CO和大量甲醛.相比空白POM,复合稳定剂COPA/EVOH的加入并未改变POM的降解规律,但是有效地抑制了降解行为,显著提高了POM的起始分解温度,从而增强了POM的抗降解能力.结合等温TG和残留物的红外光谱FTIR深入探讨了POM在加工温度范围内(180℃-240℃)的热氧降解行为.

目录

摘要

1 前言

1.1聚甲醛的结构特征

1.2聚甲醛热降解机理

1.3稳定化研究进展及难点

1.4本文的目的及研究内容

2实验部分

2.1原料

2.2试样制备

2.2.1 POM/COPA和POM/EVOH体系

2.2.2 PA6粉末的制备

2.2.3 POM/PA6体系

2.2.4 POM/SAN/PA6体系

2.3稳定性测试与表征

2.3.1热空气老化实验

2.3.2热重分析(TGA)

2.3.3 TG-FTIR分析

2.3.4 FTIR分析

2.3.5 DSC分析

2.3.6力学性能的测试

3稳定剂COPA改性POM的研究

3.1 POM/COPA体系热稳定性评价

3.1.1等温热降解

3.1.2升温热重分析

3.2 COPA对POM力学性能的影响

4稳定剂PA改性POM的研究

4.1 POM/SAN/PA体系热稳定性评价

4.1.1等温热降解

4.1.2升温热重分析

4.2 PA对POM力学性能的影响

5稳定剂EVOH改性POM的研究

5.1 POM/EVOH体系热稳定性评价

5.1.1等温热降解

5.1.2升温热重分析

5.2EVOH对POM力学性能的影响

6复合稳定剂COPA/EVOH改性POM的研究

6.1 POM/COPA/EVOH体系热稳定性评价

6.1.1等温热降解

6.1.2升温热重分析

6.2 COPA/EVOH对POM力学性能的影响

7 POM热降解及稳定机理研究

7.1 TG-FTIR分析

7.1.1 POM的热降解

7.1.2 POM/COPA/EVOH的热降解

7.2等温TG研究

7.2.1 POM等温降解动力学

7.2.2 FTIR分析

7.2.3 POM使用寿命的估算

7.2.4改性体系等温热降解

7.3非等温降解动力学

7.3.1 Coats-Redfernd动力学分析方法

7.3.2 POM在不同气氛下的降解动力学

7.4稳定剂的降解行为

7.5稳定剂对结晶度的影响

8结论

参考文献

ABSTRACT

致谢