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聚氯乙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备表征及性能研究

作　者: 石旭东
导　师: 潘明旺
学　校: 河北工业大学
专　业: 材料学
关键词: PVC 粘土纳米复合材料乳液聚合法悬浮聚合法
分类号: TB383
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

聚合物纳米复合材料是一类新型的复合材料，由于纳米粒子的一些特性，使得该类材料具有许多优异的性能。目前在聚合物纳米复合材料领域中，无论是基础研究还是工业开发都十分活跃的是聚合物厂层状硅酸盐(Polymer／Layered Silicate，PLS)纳米复合材料。本文首先采用乳液聚合法制备出了聚氯乙烯(PVC)／无机蒙脱土(MMT)纳米复合材料，通过XRD和TEM等手段对所制复合材料的形态结构进行了表征。结果表明通过乳液合成的方法，MMT能够以纳米尺度均匀分散于PVC基体中，形成部分剥离部分插层的结构。进一步对所制复合材料的乳胶粒径、分子量、力学性能及热性能进行了测试。发现MMT的加入和用量并不能明显影响复合乳液粒径的变化，而使聚合物的分子量变低，分子量分布指数减小。多项力学性能和热性能测试结果表明：适量MMT的加入使复合材料的性能有不同程度的提高。当MMT含量为2.1～3.5wt％时，复合材料的冲击强度比纯PVC的提高了近一倍。为优选配方、降低产品成本，本文还采用乳液聚合的方法制备了不同乳化剂含量下的PVC／无机MMT纳米复合材料系列和PVC／国产无机MMT纳米复合材料。此外，利用两种有机蒙脱土(OMMT)通过悬浮聚合的方法合成了PVC／OMMT纳米复合材料。一种为采用烷基季鏻盐有机化处理的MMT(pho-MMT)；另一种为采用烷基季铵盐处理的商品有机土(ammo-MMT)。对材料的形态结构、力学性能和热性能进行了测试和分析。结果表明：OMMT能够基本剥离并均匀分散于聚合物基体中。在适当土含量下两种复合材料的力学性均能得到提高。复合材料的玻璃化转变温度均高于纯PVC。然而不同种类的有机土对于材料热失重曲线和维卡软化点的影响较大。从整体上看，ammo-MMT使复合材料的热稳定性好于纯PVC，并且使材料的维卡软化点提高。而pho-MMT却加大了PVC脱HCl的速度，降低了复合材料在PVC分解第二阶段的热稳定性，直至PVC分解的第三、第四阶段，OMMT的加入才开始起到提高材料热稳定性作用，并且对材料维卡软化点的提高没有很大作用。利用乳液聚合的方法制备了聚丙烯酸丁酯(PBA)／无机MMT复合胶乳，并在PBA／MMT复合胶乳存在下，采用悬浮聚合法制备了PVC／(PBA-MMT)纳米复合材料。发现MMT形成了部分剥离部分插层的结构，并且适量MMT的加入可以提高复合材料的力学性能和热稳定性。

聚氯乙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备表征及性能研究

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