环保型PVC-O与PVC-M管材配方工艺的研究

摘要

本文通过试验确定了PVC-O以及PVC-M配方,重点研究其力学性能以及加工流变性能。通过应用不同改性剂提高了PVC-O配方要求的断裂伸长率以及PVC-M配方要求的冲击强度；利用SEM观察冲击断面情况,进而分析改性剂效果；正交实验确定配方中加工助剂,复合润滑剂,无机填料的最佳用量；SG-3型树脂的加入对于材料力学性能的影响得到分析；利用转矩流变仪分析了配方体系的加工性能。
　　 本文还通过红外二向色性方法对垂直于样品取向方向的超声波速度进行标定,进而确定二者的线性关系并证明利用超声波在线检测样品取向度可行；通过对本文开发的PVC-O材料进行超声波测试以及红外二向色性测试标定,进一步证明了此方法的通用性与可行性。
　　 本论文的研究表明:
　　 1、通过试验确定PVC-O配方中ACR改性剂最佳用量,使断裂伸长率最大。通过正交实验表明,无机填料对于断裂伸长率影响最大,复合润滑剂对冲击强度影响最大,且对断裂伸长率影响也较大。ACR加工助剂对于冲击强度有一定影响,对于断裂伸长率影响较小。PVC-M配方利用MBS作为改性剂,使得材料韧性显著提高。通过力学测试表明ACR／MBS改性剂复配达到一定的增韧效果。
　　 2、低分子量SG-5型PVC树脂有利于提高材料的延展性。转矩流变测试表明SG-3型树脂的加入导致转矩提高；转矩流变仪测试表明ACR加工助剂的使用明显缩短塑化时间,并随用量的增加塑化时间减少；复合润滑剂的加入显著降低了转矩,但加入量过大导致塑化时间延长不利用加工；ACR改性剂与MBS改性剂复配对加工性能起到了协同作用。
　　 3、用超声波方法垂直于PVC-U样品的拉伸方向测试了声波速度,并用红外二向色性进行了标定,发现超声波测试结果与取向度具有很好的线性关系。说明了该超声波测试方法测试取向度的可行性。另外对自制PVC-O材料进行同样的测试,也得到了相似的结论这印证了超声波测试取向度的可行性,并说明得到的标定线有一定通用性。
　　 4、通过实验温度下应力松弛实验确定松弛时间为10s左右,解释了单轴拉伸样品取向度较低的因为。利用红外二向色性法说明在相同拉伸情况下,丙烯酸酯类的加工助剂以及改性剂较PVC基体更易发生取向。

目录

文摘

英文文摘

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Contents

第一章 绪论

1.1 PVC管材国内外研究现状

1.1.1 PVC-O管道

1.1.2 PVC-M管道

1.2 PVC管材增强增韧方法

1.2.1 PVC增韧改性基本原理

1.2.2 PVC自增强管材取向加工

1.3 PVC-O管材拉伸取向机理

1.3.1 结晶型聚合物拉伸取向

1.3.2 非结晶型聚合物拉伸取向

1.4 取向度测试方法

1.4.1 声波法测定取向度

1.4.2 红外二向色性法测定取向度

1.4.3 双折射法测定取向度

1.4.4 PVC取向度表征

1.5 本论文研究目的、意义及内容

第二章 实验部分

2.1 主要原料

2.2 主要试验设备与仪器

2.3 试样制备

2.3.1 基础配方

2.3.2 配方小试

2.3.3 取向样品的制备

2.4 测试与表征

2.4.1 拉伸性能测试

2.4.2 冲击性能测试

2.4.3 超声波测试

2.4.4 红外二向色性测试

2.4.5 转矩流变测试

第三章 PVC-O/PVC-M配方及性能研究

3.1 基体树脂的选择

3.1.1 聚氯乙烯树脂概述

3.1.2 硬质管材基体树脂的选择

3.2 PVC-O/PVC-M基础配方

3.2.1 PVC-O基础配方

3.2.2 PVC-M基础配方

3.2.3 树脂型号对基础配方体系的影响

3.3 PVC-O与PVC-M配方小试

3.3.1 PVC-O配方小试

3.3.2 PVC-M配方小试

3.4 配方体系加工流变性能

3.4.1 SG-3型PVC树脂对于加工性能的影响

3.4.2 加工助剂对配方加工性能的影响

3.4.3 复合润滑剂对配方加工性能的影响

3.4.4 ACR/MBS复配体系对加工性能的影响

3.5 小结

第四章 PVC-O管材在线取向度表征方法的研究

4.1 单轴拉伸样品取向度表征

4.1.1 红外二向色性比与超声波速度的关系

4.1.2 自制PVC-O材料取向度表征

4.1.3 应力松弛对取向度的影响

4.2 双轴拉伸样品取向度测试

4.2.1 双轴取向样品超声波速度测定取向度与红外二色性法的对比

4.2.2 单轴取向样品不同角度叠加后的超声波速度

4.3 PVC-O中不同组分的二色性比与材料性能关系

4.4 小结

第五章 总结

5.1 结论

5.2 进一步工作展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者和导师简介

硕士研究生学位论文答辩委员会决议书