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热塑性聚氨酯弹性体增韧聚氯乙烯的研究

作　者: 肖欢
导　师: 李侃社
学　校: 西安科技大学
专　业: 应用化学
关键词: 聚氯乙烯热塑性聚氨酯弹性体共混增韧增强
分类号: TQ325.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 352次
引　用: 3次
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内容摘要

聚氯乙烯(PVC)是一种性能优良,价格低廉的通用树脂,但其脆性大、热稳定性差、加工性能不佳等,需要进行改性。通过用热塑性聚氨酯弹性体(TPU)对PVC进行共混增韧改性,可得到高性能的PVC复合材料。首先以聚乙二醇(PEG)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、1,4-丁二醇(BDO)为基本原料,成功的制备了聚醚型热塑性聚氨酯弹性体。通过正交实验,总结出合成反应的最佳工艺条件:硬段含量Ch=40%、异氰酸酯指数R值=1.02、反应温度T=80℃、反应时间t=1.5h。通过红外分析(FTIR)、元素分析、差示扫描量热分析(DSC)确定了聚氨酯中链段的单元结构及性能。然后在双辊塑炼机上制备了PVC/TPU共混材料,由单因素实验逐一考察了各个影响因素。探讨了TPU类型和含量、增塑剂含量、热稳定剂类型及含量、填料5个因素对共混物拉伸强度、无缺口冲击强度、断裂伸长率等力学性能的影响。发现聚酯型TPU与PVC的亲和性优于聚醚型TPU,故选择聚酯型TPU作为研究对象,实现了对PVC的增韧和增强。通过实验优化出PVC/TPU/高岭土复合材料的最佳配方:PVC含量为80%、TPU含量为16%、改性高岭土为4%、DOP含量为8%、二月桂酸二丁基锡热稳定剂为3%、硬脂酸钙为1%、硬脂酸锌为1%、石蜡,硬脂酸为1%。PVC/TPU/高岭土复合材料的拉伸强度比PVC材料提高1.4倍,断裂伸长率提高12.6倍,无缺口冲击强度提高3.97倍。TPU可以显著改善PVC的热稳定性能,提高了PVC的热分解温度,提高了PVC在塑炼机上的混炼时间和稳定时间,改善了PVC的加工流动性。复合材料的微观形貌特征显示加入TPU,使PVC基体产生脆-韧转变,提高了材料的韧性。PVC/TPU共混物与高岭土填充复合实现了共混物的增强,PVC/TPU/高岭土复合材料达到了对PVC增韧并增强的目标。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-20
  1.1 聚氯乙烯简介  8-10
    1.1.1 聚氯乙烯的描述及优缺点  8-9
    1.1.2 PVC 的结构特点  9-10
  1.2 共混改性方法  10-11
  1.3 改性剂TPU  11-14
    1.3.1 热塑性聚氨酯TPU 的描述  11-12
    1.3.2 TPU 合成原料  12
    1.3.3 TPU 合成反应  12-13
    1.3.4 配方设计  13-14
    1.3.5 TPU 对PVC 的共混改性  14
  1.4 填料对PVC 的共混改性  14-15
  1.5 助剂  15-16
    1.5.1 增塑剂  15
    1.5.2 热稳定剂  15-16
    1.5.3 润滑剂  16
  1.6 国内外研究动态  16-17
    1.6.1 国内研究  16-17
    1.6.2 国外研究  17
  1.7 高分子共混物的增韧理论  17-19
    1.7.1 弹性体增韧理论  17-18
    1.7.2 刚性无机粒子增韧理论  18-19
  1.8 选题意义  19-20
2 实验部分  20-26
  2.1 实验仪器与试剂  20-21
    2.1.1 实验仪器、设备  20
    2.1.2 实验试剂  20-21
  2.2 聚氨酯的合成路线  21-22
  2.3 聚氨酯合成的实验方案  22-23
  2.4 PVC/TPU 共混的制备路线  23
  2.5 PVC 共混物的配方设计  23-24
  2.6 性能测试与表征  24-26
3 聚氨酯的合成与表征  26-31
  3.1 聚氨酯合成条件的确定  26-28
    3.1.1 硬段含量Ch 的影响  27
    3.1.2 异氰酸酯指数R 值的影响  27
    3.1.3 反应温度T 的影响  27
    3.1.4 反应时间t 的影响  27-28
  3.2 红外分析  28-29
  3.3 TPU 的元素分析  29
  3.4 DSC 分析  29-30
  3.5 本章小结  30-31
4 PVC/TPU 共混材料的制备与表征  31-46
  4.1 PVC 的红外分析  31-32
  4.2 PVC/TPU 共混材料力学性能的研究  32-40
    4.2.1 聚氨酯含量和类型对共混物力学性能的影响  32-34
    4.2.2 增塑剂含量对共混物力学性能的影响  34-35
    4.2.3 热稳定剂类型对共混物力学性能的影响  35-37
    4.2.4 热稳定剂含量对共混物力学性能的影响  37-38
    4.2.5 填料对共混物力学性能的影响  38-40
  4.3 PVC/TPU 共混材料耐油，耐溶剂性能的研究  40-42
  4.4 PVC/TPU 共混材料流变性能的研究  42
  4.5 PVC/TPU 共混材料热稳定性能分析  42-44
    4.5.1 热重分析  42-43
    4.5.2 动态热稳定时间分析  43-44
  4.6 PVC/TPU 共混材料SEM 分析  44-45
  4.7 本章小结  45-46
5 结论  46-47
致谢  47-48
参考文献  48-51
附录  51

热塑性聚氨酯弹性体增韧聚氯乙烯的研究

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