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文檔簡介
1、偶聯(lián)劑的應(yīng)用發(fā)展及PVC改性體系中無PVC因具有阻燃性、電絕緣性、耐磨損、價格低廉等性能而得到了廣泛的應(yīng)用,但是由于 其結(jié)構(gòu)上的缺陷,造成了 PVC制品熱變形溫度低、缺口沖擊敏感及加工困難等,使其應(yīng)用受到較 大的限制。剛性和韌性是兩個重要性能指標(biāo),如何保證塑料制品兼有良好的剛性和韌性,是長期以 來材料科學(xué)研究的重要課題之一。填充改性是塑料改性的重要手段之一,在PVC中加入各種填 料(碳酸鈣、滑石粉、硅灰石、云母以及纖維等)可以降低成本,提高材料剛性、硬度、耐熱性, 提高制品的尺寸穩(wěn)定性和耐蠕變等,還可以賦予材料特殊的功能。但PVC與填料極性差異大, 相容性不好,填料在樹脂中不易均勻分散,界面粘
2、結(jié)力低,使材料的拉伸強度、沖擊強度、斷裂伸 長率不但不能提高,反而會降低。20世紀(jì)80年代以來,無機剛性粒子增韌理論和界面誘導(dǎo)理論的 出現(xiàn)和發(fā)展,改變了只有添加彈性體才能提高材料韌性的傳統(tǒng)觀念。一、填充劑聚合物/無機納米粒子復(fù)合材料的制備方法包括插層法、原位聚合法、 溶膠凝膠法、共混法等。用插層法制備有機/無機納米復(fù)合材料是近10年來材 料科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點,具有重要的理論意義。1.1膨潤土丁臘橡膠(NBR)具有與PVC相近的溶解度參數(shù)和極性而常被用作PVC的 增韌改性劑。但是傳統(tǒng)的橡膠增韌普遍存在“增韌不增強”的缺點,即在提高韌性的同時,材料的拉伸強度、模量和耐 熱性能等明顯下降。濟(jì)長江等采
3、用適當(dāng)?shù)挠袡C物對膨潤土進(jìn)行插層改性,再通過NBR乳液插層法制備了NBR / 有機改性膨潤土復(fù)合材料,研究了復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)、物理性能及其對PVC的增韌作用。1.2白泥陳中華等通過多步交換反應(yīng)及擴散一聚合的方法,使聚丙烯酸丁酯被嵌入到改性層 狀結(jié)構(gòu)的白泥層間,得到白泥一聚丙烯酸丁酯納米復(fù)合物的微米級粒子;然后將PVC與白泥一聚丙烯酸丁酯進(jìn)行熔 融共混,制得具有一定特性的有機/無機納米復(fù)合材料;并對復(fù)合材料的缺口沖擊強度及動態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行了研究。結(jié) 果表明:白泥一聚丙烯酸丁酯含量為5.0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)時,復(fù)合材料的力學(xué)性能最佳;PVC與高含量的白泥 一聚丙烯酸丁酯(分別為25.0%和50.0%
4、)形成的復(fù)合材料,在PVC的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度之前,儲能模量出現(xiàn)先降低后增 加的過程.1.3碳酸鈣觸變性是一種重要的工藝參數(shù)和性能指標(biāo),觸變性起源于分散體系內(nèi)粒子間的相 互作用而形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),陳飛躍等采用時間掃描、剪切速率掃描、頻率掃描、剪切速率階梯變化等方法,對觸變 性PVC的剪切依賴性、時間依賴性、粘彈性、屈服特性等進(jìn)行了比較全面的表征,并研究了超細(xì)碳酸鈣的表面 改性對提高觸變性能的影響。武德珍等詳細(xì)研究了 PVC、CPE和納米CaCO 3三元復(fù)合體系的加工工藝和組成 變化與力學(xué)性能之間的關(guān)系。研究表明:如果先將CPE等彈性體和納米CaCO 3制成母粒,然后再與PVC進(jìn)行 混合,有利于納米粒
5、子在基體中的分散。在復(fù)合體系中,納米CaCO 3和CPE達(dá)到了協(xié)同增韌PVC的作用,同時納 米CaCO3具有補強作用,當(dāng)母粒的組成為CPE:納米CaCO3=1:2時,對PVC改性效果最佳。裘擇明等研 究了超細(xì)CaCO 3對PVC/ ABS二元體系的增韌改性。研究發(fā)現(xiàn):在CaCO 3用量為15份時,體系的韌性最好, 較PVC/ABS二元體系提高23倍,且共混溫度對體系的力學(xué)性能有明顯的影響,溫度為175C時,其力學(xué)性能最 佳。1.4蒙脫土萬超瑛等選用有機蒙脫土( OMMT )與PVC進(jìn)行熔融共混,制備了 PVC / O MMT復(fù)合材料。研究發(fā)現(xiàn):在01份OMMT用量的范圍內(nèi),PVC復(fù)合材料的拉伸
6、強度隨OMMT用量的增加 而增大Blendex和OMMT能夠協(xié)同增韌PVC基體,少量OMMT能夠同時增強增韌PVC /Bien dex復(fù)合材料,OMMT進(jìn)一步增強了Blendex的增韌改性能力。1.5霞石霞石又稱霞石正長巖,其主要成分是硅鋁酸鉀鈉,在歐美各國及日本,霞石被廣泛應(yīng) 用于塑料工業(yè)和涂料工業(yè),以改善塑料和涂料的耐磨性、光學(xué)性和物理力學(xué)性能。李瑞海等研究了霞石作為填充改 性材料的熱穩(wěn)定性,并研究了霞石填充PVC材料的物理力學(xué)性能。結(jié)果表明:霞石在大多數(shù)塑料的加工溫度范 圍內(nèi)具有良好熱穩(wěn)定性。PVC/霞石復(fù)合材料具有均衡的物理力學(xué)性能,其拉伸強度低于PVC的沖擊性能,表 面硬度高于PVC
7、。1.6滑石用滑石填充塑料,可提高制品的剛性,改善其尺寸穩(wěn)定性,防止其高溫蠕變,并使其 具有潤滑性,還可減少對成型機械和模具的磨損。因滑石的折光指數(shù)(1.577)與PVC相近,故可用于半透明PV C制品。趙勁松在PVC懸浮聚合過程中加入適當(dāng)細(xì)度的滑石2030份(以PVC為基準(zhǔn)),其拉伸強度和沖擊強 度均比常規(guī)填充(塑料加工時加入滑石)的硬質(zhì)PVC材料要高,這是難能可貴的,具有極大的適用價值PVC / Elvaloy 741/Tai c和PVC/Elvaloy 741/ NR/Tal c兩種體系均具有良好的沖擊性能, 當(dāng)滑石填充量很高時,仍能保持良好的沖擊性能及良好的加工性能。1.7高嶺土高嶺土
8、可以改善材料的絕緣性,經(jīng)表面處理劑處理后加入到NBR /PVC中,所 得復(fù)合材料的拉伸強度20.5 MPa,斷裂伸長率380%,力學(xué)性能優(yōu)良;30%熱失重高達(dá)445C,熱穩(wěn)定性好。鄔潤 德等還用紅外光譜分析指出高嶺土用表面處理劑處理后,高嶺土表面易與NBR、PVC大分子材料產(chǎn)生有機 的結(jié)合,增加了多相體系的相容性,三者有好的逾滲作用,是該熱塑性彈性體有優(yōu)良力學(xué)性能和耐熱改性的根 本原因。在選擇三元共聚尼龍(PA)、PVC、NBR為主體材料,制備PA / PVC /NBR (10/30/60)三元 共混彈性體的基礎(chǔ)上,張軍等進(jìn)一步探討了填料品種和用量、共混溫度、加料順序等因素對PA/PVC /
9、NB R三元共混彈性體的影響。試驗結(jié)果表明:在PA / PVC/NBR (10/30/60)共混體系中,補強型填料的補強 效果優(yōu)于非補強型的填料,6種填料補強效果依次是:快壓出炭黑半補強炭黑 白炭黑 活性重質(zhì)CaCO 3 陶土滑石粉,快壓出炭黑的適宜用量是2050份。1.8赤泥赤泥(RM)為煉鋁廠排放的廢物,將它與PVC混合而成為一種新型復(fù)合材料。利 用偶聯(lián)劑改性PVC/RM管材作了一些探討,不同偶聯(lián)劑對PVC /RM性能的影響,RM經(jīng)幾種偶聯(lián)劑處理 后,PVC/RM的拉伸強度比原來稍增加或減小,而沖擊強度都有不同程度的提高。二、偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑主要用于無機填料的表面處理,也稱表面處理劑常用的偶聯(lián)劑有硅烷類、鈦酸酯類、鋁酸酯類、鋁-鈦復(fù)合酯類、硼酸酯類和鋯類偶聯(lián)劑等, 其分子結(jié)構(gòu)特點是兩類不同性質(zhì)的化學(xué)基團(tuán)共存于同一分子中,如下式所示:(RO) x-M-A y,其中M是中心離子(如硅、鈦、鋁、硼
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