熔融复合LDPE/PVA吸湿功能材料的制备

摘要

选用丙三醇做增塑剂，并辅以钙锌稳定剂，在哈克转矩流变仪密炼室熔融共混，成功实现了对水溶性高分子聚乙烯醇(PVA)的熔融加工；选择低密度聚乙烯(LDPE)作为基体材料，在哈克转矩流变仪密炼室中与PVA熔融共混制备具有吸湿功能的LDPE/PVA复合材料；利用示差扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TGA)分析了LDPE/PVA复合体系熔融加工的热稳定性；用扫描电子显微镜(SEM)，电子万能试验机和恒温恒湿试验干燥箱等分析了LDPE/PVA复合体系的结构、力学性能及吸湿功能，取得了下列研究结果： 选取了分子量相近但醇解度不同的两种PVA做研究对象，考察醇解度对PVA熔融加工性能的影响。研究发现：对于醇解度较高的PVA，选择不同配比的增塑剂、稳定剂等小分子均难以实现熔融加工；而醇解度较低的PVA，能很好的和丙三醇，钙锌稳定剂等小分子相互作用而降低熔点，从而实现熔融加工，当PVA/增塑剂/稳定剂=100/30/2时，所得到的复合体系(PVA-MB)具有优良的熔融加工特性，可以将PVA与LDPE熔融共混，制备不同PVA含量的LDPE/PVA复合材料。 LDPE/PVA复合材料的SEM观察结果表明：复合材料中，LDPE与PVA相容性很差，分散相PVA以较大颗粒呈海岛状分散于LDPE基体中；而增容剂马来酸酐接枝低密度聚乙烯(LDPE-goMAH)能有效的提高LDPE与PVA相容性，起到乳化剂的作用，使PVA分散相颗粒尺寸减小，从而改善了两相间的相容性。 LDPE/PVA复合材料的力学性能很差，而LDPE-g-MAH的加入能有效的提高LDPE/PVA复合材料的力学性能；与未加增容剂时相比，添加了6wt％增容剂的复合体系的屈服应力值提高了将近30％，而断裂应变提高了约5倍，屈服时的应变值也恢复到与LDPE基体接近，但材料的韧性仍然远远劣于LDPE。 LDPE/PVA复合体系具有很好的吸湿功能。而LDPE-g-MAH的加入，使得PVA表面被包覆，从而会降低了吸湿效果；复合材料的吸湿速率在最初的12h为最快，随着时间的延长，复合材料的吸湿速率逐渐下降，最后逐渐趋于平缓，并且随着PVA含量的递增，膜材料的吸湿能力逐渐增加。 吸湿前后，LDPE/PVA复合体系的拉伸强度大幅下降，但断裂伸长率却有所提高，意味着材料吸湿后，水分子起到类似增塑剂的作用；吸湿后的PVA更容易从基体中脱落，从而形成光滑的断面结构，表明材料吸湿后溶胀，在相界面处产生溶胀应力，另一方面水分子通过界面的扩散和渗透，使两相界面结合强度遭到破坏，降低了复合材料的整体强度。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1聚合物共混

1.1.1聚合物共混改性的优点

1.1.2聚合物共混改性的方法

1.1.3聚合物共混体系的形态结构

1.2聚乙烯醇的熔融加工

1.2.1 PVA的热分解机理

1.2.2 PVA熔融加工增塑剂的选择

1.2.3 PVA与其他材料共混研究

1.3聚合物之间的相容性及增容剂对其共混体系的影响

1.3.1原位反应的增容剂

1.3.2作为第三组分加入的共聚物型增容剂

1.4聚合物基吸湿功能材料

1.4.1吸湿功能材料制备目的

1.4.2聚合物材料获得吸湿功能的途径

1.4.3聚合物基吸湿功能复合材料的吸湿机理

1.4.4吸湿对高聚物及其复合材料力学性能的影响

1.4.5聚合物基吸湿功能材料的应用

1.5课题提出

参考文献:

第二章LDPE/PVA熔融复合材料的制备

2.1引言

2.2试验部分

2.2.1实验原料

2.2.2样品制备

2.2.3测试表征

2.3结果与讨论

2.3.1醇解度对PVA熔融加工性能的影响

2.3.2增塑剂对PVA熔融加工性能的影响

2.3.3稳定剂对PVA熔融加工性能的影响

2.3.4 LDPE/PVA复合材料的熔融制备

2.4小结

参考文献:

第三章LDPE/PVA复合材料的结构及力学性能

3.1引言

3.2试验部分

3.2.1实验原料

3.2.2样品制备

3.2.3测试表征

3.3结果与讨论

3.3.1复合体系形态

3.3.2复合体系力学性能

3.4小结

参考文献

第四章LDPE/PVA复合材料的吸湿功能

4.1引言

4.2试验部分

4.2.1实验原料

4.2.1样品制备

4.2.3测试表征

4.3结果与讨论

4.3.1复合体系吸湿性能及增容剂对其的影响

4.3.2不同PVA含量对吸湿功能的影响

4.3.3不同LDPE-g-MAH含量对吸湿功能的影响

4.3.4不同湿度对复合材料吸湿功能的影响

4.3.5复合材料吸湿功能的反复性

4.4小结

参考文献

第五章吸湿后复合材料的结构性能的变化

5.1引言

5.2试验部分

5.2.1实验原料

5.2.2样品制备

5.2.3测试表征

5.3结果与讨论

5.3.1复合体系吸湿前后结构的变化

5.3.2复合体系吸湿前后力学性能的变化

5.4 小结

参考文献

第六章结论

攻读硕士学位期间发表或录用的硕士学位论文及专利

致谢