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水滑石填充聚氯乙烯材料的制备及其性能研究

作　者: 吕杰斌
导　师: 张强
学　校: 北京化工大学
专　业: 高分子物理与化学
关键词: PVC 水滑石 填充改性 热稳定性能 加工性能 阻燃性能 力学性能 热稳定机理
分类号: TQ325.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2001年
下　载: 452次
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内容摘要


本文用偶联剂钛酸酯、硅烷分别对合成的水滑石进行了表面改性。在双辊塑炼机上制备了水滑石填充聚氯乙烯(PVC)材料。用透射电镜观察了各种水滑石在PVC树脂中的分散性，结果表明用钛酸酯改性的水滑石在PVC中的分散性最好，硅烷改性水滑石次之，未改性水滑石最差。 分别用高温烘箱实验、刚果红实验及热失重实验对水滑石填充PVC材料的静态热稳定性，首次用Brabender转矩流变仪对其进行了动态热稳定性能进行了研究。结果表明，在PVC中不加其他热稳定剂的情况下，单独加入水滑石几乎没有稳定作用，需要与其他稳定剂共用。用水滑石与有机锡共用可以起到很好的热稳定效果，且随着水滑石含量的增加，体系的热稳定性也逐渐增加，但水滑石含量大于2wt％后热稳定效果提高的幅度并不大。由实验结果可得，1份水滑石与1.5份有机锡共用可以起到有机锡2.5份的热稳定效果，可以在工业生产中降低生产成本。 首次用毛细管流变仪及Brabender转矩流变仪研究了水滑石填充PVC材料的流动加工性能。表明水滑石的加入对物料的流动加工性能有一定的影响，水滑石含量为1～2wt％时物料流动性、加工性能最好，继续增加水滑石的含量物料的加工性能又复下降，从加工角度来考虑，水滑石含量应控制在1～2wt％左右。 用氧指数、UL-94垂直燃烧及烟密度法考察了水滑石对PVC材料的阻燃性能，表明水滑石对PVC具有良好的阻燃效果。烟密度测试结果表明水滑石是PVC良好的抑烟剂，添加20-40phr水滑石，就可使PVC的产烟速率及最大烟密度下降约40％。 考察了填充不同份数水滑石后对PVC材料力学性能的影响，表明用偶联剂表面改性过的水滑石在PVC中用量在0～5份范围内，材料的冲击强度没有明显的降低，当超过5份后，材料的冲击性能下降幅度变大，从PVC材料的力学性能的角度考虑也是用钛酸酯改性的水滑石效果最好。 首次分别用红外光谱和紫外光谱研究了水滑石在PVC树脂中的热稳定机理，结果表明，由于水滑石层板上的正电荷与PVC分子链上的Cl所带负电荷间的静电吸引造成了分子链上的Cl与PVC分子链上H的作用力减弱，这种作用使PvC分子中的氯原子，尤其是不稳定的烯丙基氯、叔氯原子趋于稳定，阻止或减缓脱HCI的反应，起到了稳定的作用。同时由于水滑石层板间具有碱性，可以吸收PVC降解时放出的HCI，抑制了PVC降解生成的HCI对PVC的催化降解作用，从而阻止PVC树脂进一步降解。 关键词:PVC，水滑石，填充改性，热稳定性能，加工性能，阻燃性能，力学性能，热稳定机理夕

全文目录


第一章 文献综述  8-25
  1．1 聚氯乙烯(PVC)概述  8-11
  1．2 PVC所用热稳定剂种类及发展趋势  11-16
     1．2．1 常用PVC热稳定剂种类  11-15
     1．2．2 PVC热稳定剂的发展趋势  15-16
  1．3 水滑石概述  16-19
     1．3．1 水滑石的结构特性  16-17
     1．3．2 水滑石的性质  17-18
     1．3．3 水滑石的制备方法与表征  18-19
     1．3．4 水滑石的用途  19
  1．4 水滑石填充PVC材料研究进展  19-23
  1．5 本课题研究目的和意义  23-24
  1．6 研究路线  24-25
第二章 实验部分  25-34
  2．1 水滑石及改性水滑石的制备、性能表征  25-29
     2．1．1 实验原料  25
     2．1．2 制备水滑石及改性水滑石的主要仪器设备  25
     2．1．3 水滑石的表征用分析仪器  25
     2．2．4 合成水滑石方法  25-27
     2．1．5 水滑石的改性  27-29
     2．1．6 水滑石及其改性物的表征  29
  2．2 PVC／水滑石复合材料制备与性能测试  29-33
     2．2．1 实验原料  29
     2．2．2 实验设备  29-30
     2．2．3 实验配方  30
     2．2．4 水滑石填充PVC材料的制备  30-31
     2．2．5 性能测试  31-33
  2．3 水滑石在PVC材料中热稳定作用的机理研究  33-34
    2．3．1 红外光谱实验  33
    2．3．2 紫外光谱实验  33-34
第三章 结果与讨论  34-70
  3．1 合成水滑石的表征结果  34-37
     3．1．1 粒度分析结果  34-35
     3．1．2 镁铝水滑石XRD谱图分析结果  35
     3．1．3 水滑石及改性处理的水滑石的TG热稳定性分析  35-37
  3．2 不同改性剂处理的水滑石在PVC材料中的透射电镜结果  37-40
  3．3 水滑石填充PVC静态热稳定性测试结果  40-49
     3．3．1 高温变色实验结果  40-41
     3．3．2 刚果红实验结果  41-43
     3．3．3 热失重(TG)实验结果  43-49
  3．4 布拉班德转矩流变仪实验结果  49-55
  3．5 水滑石填充PVC的阻燃性能实验结果  55-58
     3．5．1 氧指数实验结果  56
     3．5．2 UL-94垂直燃烧实验结果  56-57
     3．5．3 烟密度—抑烟性能实验结果  57-58
  3．6 水滑石对PVC体系的流变性能影响  58-66
  3．7 填充水滑石对PVC力学性能的影响  66-70
     3．7．1 冲击性能  66-68
     3．7．2 拉伸强度  68-70
第四章 水滑石填充PVC体系热稳定性机理研究  70-80
  4．1 有机锡／水滑石热稳定复合体系中有机锡的热稳定机理  70-71
  4．2 有机锡／水滑石热稳定复合体系中水滑石的热稳定机理探讨  71-80
     4．2．1 红外光谱测试分析  71-73
     4．2．2 紫外光谱测试分析  73-80
第五章 结论  80-81
参考文献  81-84
致谢  84-85
硕士期间发表论文目录  85

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 合成树脂与塑料工业 > 聚合类树脂及塑料 > 聚氯乙烯及塑料
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