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高分子量聚乙烯醇的合成及其增强冰的研究

作　者: 卢青
导　师: 杨万泰
学　校: 北京化工大学
专　业: 材料学
关键词: PVA 光聚合冰力学性能 PVAc 高分子量本体聚合
分类号: TQ325.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

首先,本论文研究了紫外光引发醋酸乙烯本体聚合。利用光强随着光程增加而逐渐减小的自屏蔽效应,不同光强引发相同浓度的光敏剂时必然,造成一个沿着光辐射方向的自由基浓度梯度的原理,以低压汞灯为光源,以1-羟基环己基苯己酮(Irgacure184)为光引发剂,引发醋酸乙烯的自由基梯度聚合来制备超高分子量聚醋酸乙烯。实验结果表明,紫外光引发醋酸乙烯本体自由基聚合体系确实存在沿光辐射方向的梯度效应,即分子量沿光辐射方向分子量逐渐增大,转化率则依次减小。得到的聚醋酸乙烯的最高分子量为1480000。同时考察了影响醋酸乙烯本体光引发梯度聚合分子量的因素,发现适当的引发剂浓度可以增大分子量。其次,以得到的超高分子量PVAc为原料,通过醇解法制备了高分子量的聚乙烯醇(HMWPVA)。测定了不同浓度的HMWPVA增强冰的力学性能,结果表明:添加1—4%(质量分数)的HMWPVA,可以显著地提高冰的各项力学性能。当加入的HMWPVA为3%(质量分数)时,增强冰的拉伸强度、断裂伸长率和压缩强度达到最大值,而压缩模量接近最大值,且分别为普通冰的相应值的11.7,3.5,2.3,2.1倍。通过含5%,10%的PVA-124增强冰与含3%的HMWPVA增强冰进行对比,发现PVA分子量对冰的拉伸性能影响较大,对冰的压缩性能影响较小。在实验温度范围内,HMWPVA的加入对冰的冲击强度无明显影响。此外,在室温29℃时纯冰的融化时间为5分钟,而含4%的HMWPVA增强冰的融化时间长达240分钟。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-33
  1.1 水溶性高分子  11-14
    1.1.1 分类  11
    1.1.2 水溶性高分子的性质  11-12
    1.1.3 聚乙烯醇的性质  12-14
      1.1.3.1 聚乙烯醇的化学结构、醇解度、聚合度  12-13
      1.1.3.2 聚乙烯醇水溶液性质  13-14
      1.1.3.3 聚乙烯醇固体的性质  14
  1.2 UV光引发聚合  14-18
    1.2.1 UV光引发聚合的特点  14-15
    1.2.2 光引发聚合动力学研究  15-18
      1.2.2.1 聚合体系厚度的影响  17
      1.2.2.2 波长的影响  17
      1.2.2.3 引发剂浓度的影响  17-18
      1.2.2.4 引发剂摩尔消光系数的影响  18
  1.3 聚乙烯醇的制备方法  18-20
    1.3.1 PVAc的常用制备方法  18-19
    1.3.2 PVAc的光聚合  19-20
  1.4 冰的物理性质  20
    1.4.1 冰的晶体结构  20
  1.5 冰的机械性能  20-25
    1.5.1 冰的拉伸和压缩强度  20-24
      1.5.1.1 温度的影响  21
      1.5.1.2 应变率的影响  21-22
      1.5.1.3 冰晶粒大小的影响  22-23
      1.5.1.4 冰样体积的影响  23-24
    1.5.2 冰土混合物的拉伸强度和压缩强度  24-25
    1.5.3 冰的机械性能和陶瓷的机械性能的对比  25
  1.6 冰的应用  25-26
    1.6.1 冰雪建筑  25-26
  1.7 聚合物增强冰  26-30
    1.7.1 用纤维填充物增强冰  26-29
    1.7.2 用聚乙烯醇增强冰  29
    1.7.3 用树脂增强冰  29-30
  1.8 课题的目的、意义和研究内容  30-33
    1.8.1 课题的目的和意义  30-31
    1.8.2 课题的研究内容  31-33
第二章光聚合法制备聚乙烯醇  33-41
  2.1 实验原料和仪器  34-35
    2.1.1 实验原料  34
    2.1.2 实验仪器  34-35
  2.2 实验方法  35-37
    2.2.1 醋酸乙烯的光聚合方法  35-36
    2.2.2 聚醋酸乙烯水解反应  36
    2.2.3 表征  36-37
      2.2.3.1 转化率的测定  36
      2.2.3.2 PVAc和PVA分子量及分子量分布的测定  36-37
      2.2.3.3 PVA粘均分子量的测定(乌氏粘度计法)  37
  2.3 结果与讨论  37-39
    2.3.1 光源的选择  37
    2.3.2 引发剂浓度对VAc光聚合的影响  37-38
    2.3.3 光聚合反应存在的问题  38
    2.3.4 PVAc醇解实验  38-39
    2.3.5 PVA分子量测试方法的影响  39
    2.3.6 PVAc醇解实验存在的问题  39
  2.4 本章小结  39-41
第三章增强冰的力学性能  41-55
  3.1 实验原料和仪器  41-42
    3.1.1 实验原料  41
    3.1.2 实验仪器  41-42
  3.2 实验方法  42-43
    3.2.1 冰样的实验室制作方法及运输方法  42
      3.2.1.1 冰样的实验室制作方法  42
      3.2.1.2 冰样的运输方法  42
    3.2.2 增强冰的压缩试验条件  42-43
    3.2.3 增强冰的拉伸试验条件  43
    3.2.4 增强冰的冲击试验条件  43
    3.2.5 溶解时间  43
  3.3 结果与讨论  43-54
    3.3.1 增强冰的拉伸性能  43-46
    3.3.2 增强冰的压缩性能  46-49
    3.3.3 万能材料试验机对数据的影响  49-50
      3.3.3.1 万能材料试验机对拉伸数据的影响  49-50
      3.3.3.2 万能材料试验机对压缩数据的影响  50
    3.3.4 增强冰的冲击性能  50
    3.3.5 融化时间分析  50-51
    3.3.6 温度对数据影响  51
    3.3.7 冻冰装置对样品形态和数据的影响  51-52
    3.3.8 冻冰方法对样品形态和数据的影响  52
    3.3.9 与前人的结果(如Vasilev等)的比较  52-53
    3.3.10 增强冰与冻胶水的比较  53-54
  3.4 本章小结  54-55
第四章结论  55-57
参考文献  57-61
致谢  61-63
研究成果及发表的学术论文  63-65
作者和导师简介  65-66
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  66-67

高分子量聚乙烯醇的合成及其增强冰的研究

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