增韧改性聚氯乙烯合金的制备和性能

摘要

聚氯乙烯(PVC)是四大通用塑料之一，根据增塑剂添加量的变化可得到硬质、半硬质和软质制品。硬质PVC具有阻燃、耐化学腐蚀、刚性大等优点，但也存在脆性大、抗冲强度低等不足。PVC与抗冲改性剂（增韧剂）结合是提高PVC韧性和抗冲强度的主要方法，结合方式可分为直接物理共混和化学接枝共聚（釜内合金化）。本文分别以氯化聚乙烯(CPE)和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)为改性剂，通过共混和接枝共聚制备增韧PVC合金材料，考察抗冲改性剂结构、用量等对改性PVC结构和性能的影响，得到了抗冲强度高的PVC合金材料，可为工业化生产高韧性PVC材料提供基础。
　　少量CPE与氯乙烯(VC)悬浮接枝共聚虽可得到高抗冲PVC树脂，但树脂粒径呈双蜂分布，干燥等后处理不便。因此，论文采用悬浮溶胀接枝共聚合成高CPE含量的CPE-g-VC共聚树脂，再用于PVC增韧改性的策略。发现悬浮聚合体系添加少量十二烷基苯磺酸钠等表面活性剂或直接采用CPE湿料，有利于提高CPE在水相的分散;当固定CPE/VC投料质量为1/1时，VC能充分溶胀进入CPE中，聚合得到粒径大于原料CPE、粒径分布基本呈单峰的高CPE含量CPE-g-VC共聚树脂。对比了采用CPE和高CPE含量CPE-g-VC共聚树脂与PVC共混对PVC加工塑化、力学性能的影响，发现采用两种方式对PVC塑化性能影响不大;采用高CPE含量CPE-g-VC共聚树脂与PVC树脂熔融共混具有比CPE直接与PVC熔融共混更好的增韧效果，为了达到相同的增韧效果，可降低CPE含量，有利于PVC刚性、拉伸强度的提高。CPE中氯分布均匀性是决定其对PVC增韧效果的重要因素，合作方生产的CPE对PVC增韧效果较其它两家CPE差。经过结构分析对比，认为主要是由其氯化分布不均匀造成的。
　　采用EVA改性PVC，首先研究了EVA组成和含量对熔融共混制备的PVC合金抗冲强度的影响，发现低醋酸乙烯酯(VAc)含量EVA改性PVC时，PVC合金抗冲强度先随EVA用量的增加而增大，达到一定含量时抗冲强度基本不变;而高VAc含量EVA改性PVC时，在适宜EVA用量下出现抗冲强度最大值;PVC合金的拉伸强度则均随EVA含量增加而降低。选用VAc含量为15％或25％左右的EVA，通过高温溶胀-悬浮接枝共聚均可得到粒径分布与通用PVC树脂相近的EVA-g-VC共聚树脂，但由于玻璃化温度低的EVA的引入，增加了液滴内聚合物初级共聚的黏并程度，颗粒内部孔隙率降低。采用VAc含量为15％或25％的EVA，且其在共聚物中的含量为8％左右时，可以得到抗冲强度高达45kJ/m2的PVC/EVA合金，改性效果明显优于熔融共混，PVC/EVA合金呈现明显的韧性断裂形貌。

目录

声明

致谢

摘要

1 前言

2 文献综述

2．1 PVC特性和增韧剂类型

2．1．1 PVC基本特性

2．1．2 影响高分子材料韧性的因素

2．1．3 PVC增韧改性剂类基

2．2 有机抗冲改性剂增韧聚氯乙烯机理

2．3 增韧聚氯乙烯合金的制备

2．3．1 物理共混

2．3．2 接技共聚

2．4 有机抗冲剂改性聚氯乙烯的结构和性能

2．4．1 有机抗冲剂改性PVC的结构

2．4．2 有机抗冲剂改性PVC的性能

2．5 研究思路

3 CPE增韧改性PVC合金的制备和性能

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料和设备

3．2．2 CPE-g-VC共聚树脂的合成

3．2．3 CPE增韧PVC合金的制备

3．2．4 CPE、CPE-g-VC和PVC共混合金裹征

3．3 结果与讨论

3．3．1 CPE的分散和CPE-g-VC共聚村脂粒径

3．3．2 PVC、PVC／CPE和PVC／CPE-g-VC共混物的加工塑化性能比较

3．3．3 CPE和CPE-g-VC改性PVC的力学性能

3．3．4 CPE结构分析

3．4 小结

4 EVA增韧PVC合金的制备、结构和性能

4．1 前言

4．2 实验部分

4．2．1 实验原料和主要仪器设备

4．2．2 PVC／EVA共混

4．2．3 EVA-g-VC共聚树脂的合成和加工

4．2．4 EVA-g-VC共聚树脂和PVC／EVA合金的结构和性能表征

4．3 结果与讨论

4．3．1 EVA的热性能分析

4．2．2 PVC／EVA共混

4．3．3 EVA-g-VC共聚树脂的制备

4．3．4 EVA-g-VC共聚物的性能

4．4 小结

5 结论

参考文献