赵明飞[1]2008年在《聚合物/无机纳米复合材料的制备与稳定性研究》文中进行了进一步梳理聚合物/无机纳米复合材料由于其独特的性能引起人们广泛的研究兴趣,而且已成为材料研究领域的热点之一。它克服了单一材料和传统复合材料性能上的缺陷,使材料既具有无机材料的优点(如刚性、高热稳定性和特殊的光电磁性能等)又具有聚合物材料的优点(如弹性、介电性、延展性和易加工性等),而且由于无机纳米粒子在聚合物基体中是以纳米粒子的形式均匀分布的,所以纳米复合材料还具有在力学、热学、电学、光学等领域的一些特殊应用。本论文围绕纳米复合材料的制备方法及性能研究,主要开展了以下叁方面的研究工作:1.采用溶液混合法分别制备了微米和纳米PVC/CaCO_3和PVC/Mg(OH)_2复合材料,应用TGA分析法对PVC的热性能做了对比研究,并采用一种简单易行的化学方法对PVC的热降解机理进行了研究:2.采用溶液混合法制备了PVC/ZnO和PVC/CaCO_3纳米复合材料,在365nm的紫外光照射下和纯PVC做了对比性研究,对照射后的样品进行了FT-IR,TGA,XPS及溶解性能研究,结果发现具有光活性的纳米ZnO对PVC的光氧化降解的初始阶段具有促进作用,同时在脱HCl过程中生成的ZnCl_2可以促使PVC的交联;但是不具光活性的纳米CaCO_3对PVC的光降解有阻碍作用。3.采用无皂微乳液法成功制备了埃洛石/聚苯乙烯(HNTs/PS)核壳结构纳米复合微球,并提出了一种形成单分散核壳结构纳米微球的可能机理。同时通过本体聚合法制备了一种接枝率(PG%)高达230%的HNTs/PS纳米复合材料,这是由于聚苯乙烯在埃洛石纳米管内和埃洛石表面及埃洛石之间发生交联的结果,得到的HNTs/PS和HNTs-PS的热稳定性相对纯聚苯乙烯的热稳定性都有很大程度的提高。
王海娇[2]2014年在《有机酸镧基蒙脱土的制备及其在PVC热稳定性中的应用研究》文中研究表明聚氯乙烯因其具有优良的抗化学腐蚀性、电绝缘性、耐磨损性和价格低廉等特点，已普遍的应用于各个领域。然而，在实际的生产应用过程中，聚氯乙烯存在热稳定性不佳、冲击强度不高、加工性能不稳定等缺点；而且，在强制燃烧的过程中，聚氯乙烯是燃烧产烟量最大的树脂之一，对环境和人身安全都有很大的危害，这些严重影响了其应用范围和使用寿命。蒙脱土作为一种优异的添加剂已被广泛的应用于聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料中。而且，我国稀土资源丰富，大量研究已证明，稀土元素镧对聚氯乙烯有优异的热稳定作用。因此，研究有机酸镧基蒙脱土对聚氯乙烯的热学、力学和阻燃抑烟性能具有重要意义。本实验采用阴离子表面活性剂和稀土元素对蒙脱土进行改性，通过熔融插层的方式制备有机酸镧基蒙脱土/聚氯乙烯纳米复合材料，采用TGA、FT-IR、XRD、ICP等对有机化蒙脱土的有机化程度、内在结构、层间距大小和稀土元素含量等进行测试和表征；利用热重分析和刚果红实验测试纳米复合材料的热稳定性；利用万能材料试验机和简支梁冲击试验机测试纳米复合材料的力学性能；利用锥形量热仪测试纳米复合材料的阻燃抑烟性能。得出以下结果：1、以钠基蒙脱土、氯化镧和叁种阴离子表面活性剂为原料，通过单因素优化实验，调节pH值至5后加入6倍CEC的氯化镧，反应2h后调节pH值至8然后加入2倍CEC的阴离子表面活性剂，继续反应2h，成功制得高度插层的有机酸镧基蒙脱土；2、TGA和DTG实验结果表明，制备的叁种有机酸镧基蒙脱土的有机化含量都达到了30%左右，其中通过SDSo有机化改性的蒙脱土自身热稳定性最好；ICP实验结果表明，制备的叁种有机酸镧基蒙脱土中La-OMMT-SDD的镧元素含量最高，达到了11.99%；3、通过熔融插层的方式制备了La-OMMT/PVC纳米复合材料，TGA和刚果红实验结果表明，La-OMMT-SDD可以有效提高PVC树脂的热稳定性，当添加量为3份时，PVC的起始分解温度可提高31.64℃，刚果红热稳定时间可提高15min以上；拉伸和冲击测试表明，随着La-OMMT的添加，拉伸强度和冲击强度都呈现出先增大后减小的趋势，其中以La-OMMT-SMDP的改善效果最佳，当添加量为3份时，冲击强度达到了6.56±0.49kJ/m2，较纯PVC提高了69.51%；4、阻燃抑烟性能测试表明，La-OMMT在PVC燃烧的过程中起到了显着的阻燃作用，其中以La-OMMT-S MDP的效果最显着，可以使PVC的峰值热释放速率降低到131.48kw/m2，但对其抑烟效果表现的并不理想。
马军营[3]2008年在《聚氯乙烯（PVC）/纳米SiO_2复合材料的制备及性能研究》文中指出通用塑料的高性能化和多功能化是开发新型材料的一个重要趋势,而将纳米粒子作为填料来填充改性聚合物,是获得高强高韧复合材料有效方法之一。目前,有关PVC纳米复合材料结构与性能之间的关系方面缺乏系统深入的研究。本论文分别采用原位聚合和熔融共混方法,选用不同表面修饰的可分散型和可反应型纳米SiO2,制备得到了PVC/纳米SiO2复合材料,研究了不同类型的纳米SiO2对于PVC聚合过程、颗粒特性和复合材料结构与性能的影响。具体研究内容和主要研究结果如下所示:1.不同纳米SiO2对与PVC聚合过程和颗粒特性的影响利用原位聚合的方法,首先考察了可分散型DNS系列和可反应型RNS系列纳米SiO2对于氯乙烯(VC)单体聚合过程的影响,结果发现:RNS-A、RNS-SR、DNS-2对VC聚合过程产生不利的影响,使得聚合时釜内出现结块,最后出料为不合格的颗粒料,只有RNS-D和DNS-3在3份以下对聚合没有太大影响。然后,我们着重研究了RNS-D对与VC聚合过程的影响,主要包括对于聚合时间和颗粒的常规特性的影响。结果发现,RNS-D的加入使得聚合反应的时间延长;通过对PVC内部和外部形貌的观察,可知RNS-D使PVC的颗粒的外部的形态更加均匀,内部结构的更加疏松,孔隙明显的增多;常规性能的测试结果表明:RNS-D加入时树脂的粘数、吸油值明显增加,而表观密度略有下降;颗粒大小随着RNS-D加入量的增加略有变粗,但是在3%以下基本没有什么影响。2. PVC/纳米SiO2复合材料的界面结构分析为了考察不同纳米SiO2对于PVC性能造成影响的原因,我们采用多次超声洗涤从PVC纳米复合树脂中抽提出纳米SiO2:RNS-D和DNS-3,分别对他们进行了TGA,FTIR,XPS表面结构分析,结果是洗脱出RNS-D表面仍然有PVC存在,而DNS-3表面却没有,证明了可反应的RNS-D确实参与了VC的聚合,与PVC基体之间形成了化学的结合,无法通过洗涤除掉。3. PVC/纳米SiO2复合材料力学性能研究我们考察了原位聚合和熔融共混法制备的不同PVC纳米复合材料的力学性能,主要测试了不同纳米SiO2对于PVC拉伸性能和冲击性能的影响。实验结果表明:原位聚合法制备的PVC/RNS-D纳米复合材料的拉伸强度有10%的提高,断裂伸长率提高106%,弹性模量也有明显提高,而冲击强度却有明显下降;熔融共混法制备的PVC/RNS-D和PVC/DNS-2纳米复合材料的力学性能有大幅度的提高,RNS-D含量为4%使得PVC的冲击强度提高了约70%,拉伸性能稍有提高,DNS-2含量为6%时使得PVC的冲击强度提高了141%,拉伸强度没有明显下降。4. PVC/纳米SiO2复合材料的热性能及加工流变性能研究通过对PVC/纳米SiO2热性能的研究,结果显示:原位聚合法PVC/RNS-D纳米复合材料的维卡软化点较纯PVC有明显上升;TG结果显示原位聚合PVC/RNS-D纳米树脂的HCl降解速率明显下降;且纳米树脂经加工过以后的热稳定性也有提高;熔融共混法PVC/纳米SiO2复合材料的热稳定性均有提高。加工流变性能的测试结果显示:原位聚合PVC/RNS-D纳米复合材料的加工流变性能变差,熔融时间(塑化时间)延长,加工扭矩没有太大变化;熔融共混法PVC/纳米SiO2复合材料的加工流变性能大幅度提高,熔融时间大大缩短,扭矩略有增加,最终的熔融因数明显提高,RNS-D改善流变性能的效果更加明显。
龙海[4]2017年在《改性氧化石墨烯材料的设计制备及性能测试》文中认为石墨烯及氧化石墨烯作为几乎接近完美的二维晶体材料,在电学、光学、热学、力学、磁学等方面都有许多独特和优异的性能,因而在众多领域具有广阔的应用前景。然而石墨烯和氧化石墨烯在应用过程中仍存在着诸多的科学和技术难题。问题之一是石墨烯是一种零带隙的半导体,其导电性不能像传统的半导体一样被完全控制,此性质也大大限制了石墨烯在光电器件中的应用。问题之二是石墨烯表面呈惰性,片层之间存在较大的范德华力,会使石墨烯自身发生团聚,且与其他介质相互作用弱,很难溶解于溶剂中,更难与其它材料均匀地复合,大大限制了石墨烯的应用。为了解决这两方面的问题,本文首先探索了通过氮掺杂对氧化石墨烯进行化学改性以提高材料的电化学性能,然后通过表面接枝六氯环叁磷腈(HCCP)和3-氨基叁乙氧基丙基硅(APTS)以提高氧化石墨烯的表面活性,改善其在聚合物材料的分散性,并制备了改性氧化石墨烯与聚氯乙烯、改性氧化石墨烯与聚氯乙烯复合物,考察了复合材料的阻燃性能。具体的工作如下:1.氮原子掺杂中能改变原氧化石墨烯毗邻碳原子的电子分布和自旋密度,打开石墨烯的能带隙并调整导电类型从而改变石墨烯的电子结构,提高石墨烯的自由载流子密度,提高石墨烯的导电性能和稳定性,从而提高材料的电化学性能。本文采用耗时短、操作简便、有良好工业化应用前景的介质挡板放电(DBD)低温等离子体法制备了掺氮还原氧化石墨烯,研究中首先通过改良Hummers法合成了氧化石墨烯,然后以碳酸氢铵为固体氮源、H_2气氛下,利用DBD低温等离子对氧化石墨烯进行掺氮和还原剥离处理,制备了掺氮氧化石墨烯。最后,对制备材料的电化学性能进行了测试,证明掺氮还原氧化石墨烯比普通还原氧化石墨烯在电容量、充放电等性能方面均有明显改善。同时还通过表征结果推测了氮原子掺杂还原氧化石墨烯的简单机理。2.本章我们采用Hummer法成功制备了氧化石墨烯材料,接着使用HCCP接枝对GO进行了表面改性,制备了表面功能化石墨烯材料(FGO),SEM分析表明FGO的表面比GO更加光滑,说明FGO层间相互作用力减弱,从而改善了其在高聚物中的分散性。FGO的XPS谱图中出现了一个明显的C-O-P键的特征峰,证明HCCP成功以共价键接枝到GO上。之后通过原位聚合法制备了FGO/聚苯乙烯复合材料,通过TGA和锥形量热仪分别测定了材料的阻燃性能。700℃时TGA残炭率、热释放速率峰值、总热释放量、CO_2释放量等指标都表明FGO/PS有比GO/PS更佳的阻燃性能。HCCP表面改性可改善FGO在PS中的分散,同时其本身也可起到阻燃的作用,因此HCCP-FGO是比GO性能更优异的阻燃剂。3.利用3-氨基叁乙氧基丙基硅烷(APTS)对氧化石墨烯表面进行共价修饰,制备了表面功能化石墨烯材料(APTS-FGO),后以溶液共混法合成了GO/PVC及APTS-GO/PVC纳米复合材料,并对材料的阻燃性能进行了测试。从氧指数测定结果可知GO和APTS-GO的加入都会增大材料的氧指数,而APTS-GO的加入效果更加明显,当APTS-GO含量为1.5wt%时,APTS-GO/PVC材料的氧指数即可达到35以上。GO和APTS-GO的加入对PVC的燃烧热值影响都不大,其燃烧热值都在21MJ/Kg左右;复合材料燃烧后残炭的SEM图显示APTS-GO在PVC基质中的分散性及相容性较好,而未改性的氧化石墨烯在PVC基质中出现了明显的堆迭现象;热重分析显示GO和APTS-GO的加入可提高材料的热稳定性,当添加GO和APTS-GO含量为2.5wt%时,复合材料的初始降解温度相比于纯PVC提高了7.5%,材料的残炭率比纯PVC的也有明显提高。
李述良[5]2013年在《可膨胀石墨的石墨烯化及其在PVC抗静电改性中的应用》文中指出有许多方法可以制备石墨烯/高聚物纳米复合材料，但石墨烯往往团聚严重，同时存在产率低，成本高，因此无法实现大规模生产。本文采用磨盘形力化学反应器固相剪切碾磨（S~3M），成功制备了石墨/PVC和石墨烯/PVC/CPE纳米复合粉末，并以此为母料制备了石墨/PVC纳米复合材料和石墨烯/PVC/CPE纳米复合材料，实现了可膨胀石墨在高聚物中的石墨烯化及对PVC的抗静改性能要求；为石墨烯/聚合物纳米复合材料的制备开创了一种简单有效的新方法。取得了以下成果：1.成功通过微波膨胀的方法和高温热解法实现可膨胀石墨的膨胀，证实微波膨胀法比热膨胀法制备的膨胀石墨，孔径更多、更小，体积膨胀率更高。2.通过S~3M成功制备了石墨/PVC纳米复合粉体及相应纳米复合材料。通过粒度分析，XRD、TEM、 AFM、Raman证明在磨盘碾磨强大的叁维剪切力场作用下，通过摩擦、拉伸形变错位、挤压嵌合、拉伸滑移、剪切剥离与粉碎和混合分散等过程，实现层状石墨的层间剥离和与聚合物的纳米复合。3.通过固相剪切碾磨法（S~3M）成功制备了石墨烯/PVC/CPE纳米复合粉体及相应纳米复合材料。通过XRD、Raman、TEM、AFM等手段表征，发现加入质量分数为10%的CPE弹性体，有利于石墨的剥层，可以实现膨胀石墨的石墨烯化，石墨片层厚度在0.8nm左右。4.研究了石墨/PVC纳米复合材料、石墨烯/PVC/CPE纳米复合材料的导电性能。表明S~3M法制备的石墨/PVC和石墨烯/PVC/CPE纳米复合材料具有很好的导电性。在石墨质量分数分别为4%和3%时，复合材料的电导率达到10-7S/m。石墨烯/PVC/CPE纳米复合材料出现双阈渗现象,在石墨烯质量分数为5%时，电导率达到10-2S/m。5.研究了石墨/PVC和石墨烯/PVC/CPE纳米复合材料的力学性能。发现S~3M法制备的石墨/PVC和石墨烯/PVC/CPE纳米复合材料，适当调节石墨烯添加量，可以实现对PVC的增韧增强。
薛炳刚[6]2007年在《PVC/OMMT、PVC/CaCO3纳米复合材料的制备及其性能的研究》文中进行了进一步梳理本论文对纳米碳酸钙和纳米蒙脱土分别进行表面处理,并分别与PVC进行熔融共混制备成纳米复合材料,研究了所制备的纳米复合材料的性能。将钠基蒙脱土用十六烷基叁甲基溴化铵(CATB)进行插层处理,再用甲基丙烯酸甲酯(MMA)对蒙脱土进行表面处理,然后通过熔融共混法制备PVC(聚氯乙烯)/Org-MMT(有机化蒙脱土)纳米复合材料。用XRD和TEM对插层处理的纳米蒙脱土和纳米复合材料的结构进行了表征。对制备的PVC/Org-MMT纳米复合材料的力学性能加以考察,发现PVC/Org-MMT纳米复合材料的冲击强度和拉伸强度有所下降。DSC(差示扫描量热仪)、TGA(热重分析仪)和维卡软化点测定表明有机化蒙脱土的加入能够使纳米复合材料的热稳定性提高,但Tg(玻璃化转变温度)变化不大。通过流变仪测试表明PVC/Org-MMT纳米复合材料的流变曲线呈幂律关系且与聚合物相比具有更强的切力变稀行为。非牛顿指数n随着温度的增加而增大,在恒定温度下,随有机蒙脱土含量的增加非牛顿指数n逐渐减小,表观粘度略显增大。表观粘度对温度的依赖性符合Arrhenius-Eyring方程。采用硅烷偶联剂(KH-570)对纳米碳酸钙进行表面处理,然后通过熔融共混法制备PVC/nano-CaCO_3(纳米碳酸钙)复合材料,用TEM观察了nano-CaCO_3粒子在PVC基体中的分散状况。随着nano-CaCO_3用量的加大,复合材料的冲击强度、维卡软化点温度和失重残余量都有所提高,热分解温度的变化不大,Tg是先下降然后又有所增加。在nano-CaCO_3的用量为8份,CPE的用量在8-10份时,冲击强度达到最大;ACR的加入对冲击强度没有太大影响。拉伸强度随nano-CaCO_3用量的增大,实验曲线先是下降,然后在nano-CaCO_3用量为8份时有个突然增加,之后又开始下降,说明nano-CaCO_3的加入有利于提高拉伸强度。从PVC/nano-CaCO_3复合材料的流动曲线来看,均为假塑性流体,表观粘度随温度的升高而下降;当nano-CaCO_3用量较少时,对表观粘度的影响不大,当nano-CaCO_3用量较多时,在一定的剪切速率下,表观粘度有明显增加。
李柳斌[7]2008年在《聚氯乙烯的熔融共混改性研究》文中研究指明本文在查阅了大量关于聚氯乙烯改性、碳纳米管表面修饰、离子液体及聚合物基纳米复合材料等相关资料的基础上,分别使用改性尼龙6(PA6)和碳纳米管类流体,通过熔融共混的方式来改性聚氯乙烯。具体实验结果如下:在PA6熔融共混改性PVC方法中,首先合成了乙酸乙烯酯与顺丁烯二酸酐的共聚物VM,再将VM与PA6熔融共混制备接枝共聚物VM-g-PA6。红外光谱分析表明VM已经成功接枝到PA6上;随着VM添加量的增加,PA6的熔点逐渐降低,且最低能达到204℃;将接枝物VM-g-PA6与PVC熔融共混,该共混物的力学性能测试结果显示随着接枝物含量的增加,共混物的拉伸强度增大,而冲击强度逐渐降低;另外,扫描电镜图显示该共混试样呈脆性断裂。首先采用浓硫酸与浓硝酸的混酸液对碳纳米管进行氧化,使其表面带有羟基和羧基等官能基团,接着先后加入DC5700和NPES,使氧化过的碳管发生接枝反应和离子交换反应,制备了碳纳米管类流体。采用FT-IR、TGA、DSC和流变仪等分析方法对碳纳米管类流体的结构和性能进行了表征,并计算出类流体有机含量为84.8%,碳管含量为15.2%。将碳纳米管类流体与聚氯乙烯在转矩流变仪中熔融共混,制得了两者的纳米复合材料。结果发现碳纳米管类流体的添加使得复合材料表现出了良好力学性能。纯的PVC试样的拉伸强度为39.9MPa,与之相比,CNTFs/PVC复合材料拉伸强度最大可达到53.9MPa,最大增大幅度为35%;而冲击强度也由10.5MPa增大到14.8MPa,增幅40.6%;另外,断裂伸长率也有所增加。转矩流变仪测试数据显示,最大扭矩由71N·m下降到了59.6N·m,平衡扭矩由35.6N·m下降到30.1N·m,表明添加CNTFs后的PVC的加工性能也有了较大的改善。综上所述,CNTFs可作为PVC良好的增塑、增强、增韧材料,而且能够较好的提高树脂的耐热性,有效抑制树脂的交联。
邓月义[8]2007年在《聚合物/纳米CaCO_3复合材料研究》文中进行了进一步梳理本文以丁晴橡胶(NBR)和聚氯乙烯(PVC)为例，针对纳米CaCO_3改性传统聚合物材料及其实际应用进行了较为系统的探讨。1、利用SEM、RPA2000、交联密度仪和力学性能测试仪等多种测试技术研究了未改性纳米CaCO_3以及硼酸酯偶联剂改性纳米CaCO_3与NBR复合材料的结构以及包括力学性能、老化性能、耐油性能在内的各种性能。实验结果表明，使用硼酸酯偶联剂改性的纳米CaCO_3填充NBR能较大提高硫化胶的力学性能。当硼酸酯偶联剂用量为4％、改性纳米CaCO_3填充量为75份时，硫化胶的综合性能最好。填充改性纳米CaCO_3能提高NBR硫化胶的耐油性能和耐老化性能。用RPA2000分析发现，硼酸酯偶联剂改性的纳米CaCO_3填充NBR胶料比未改性纳米CaCO_3填充时弹性模量显着减小，Payne效应减弱，而tanδ却较大，表明加入硼酸酯偶联剂后使纳米CaCO_3粒子表面疏水性增加，与橡胶基体相容性增加，加工性能改善。填充改性纳米CaCO_3的硫化胶弹性模量比填充未改性纳米CaCO_3的要低，tanδ升高。交联密度测定表明填充改性纳米CaCO_3提高了硫化胶的化学交联含量。2、采用NBR为界面改性剂，对PVC／NBR／nan-CaCO_3叁元复合材料进行了研究。利用SEM、DSC、TGA、DMA、毛细管流变仪、力学性能等多种测试技术研究了复合材料的力学性能、流变行为、动态力学性能、Tg、热性能以及微观形态等。实验结果表明，NBR对PVC／纳米CaCO_3具有增韧效果，材料的拉断生长率明显增大，PVC／NBR／nano-CaCO_3为100／12／8时冲击强度最大，达到了30kJ／m~2，比对应的单独纳米CaCO_3增韧的PVC提高了大约27％。NBR能降低PVC／CaCO_3复合材料的熔体粘度，复合材料加工性能改善。随着纳米粒子的加入，PVC／NBR复合材料的Tg向低温方向移动，纳米粒子对PVC与NBR有一定的增容作用。同时NBR的加入使得复合材料的玻璃化转变温度降低，热稳定性变差。扫描电镜照片显示，PVC／NBR／nano-CaCO_3为100／12／8时，NBR的加入提高了CaCO_3的纳米级分散程度，冲击断面出现了塑性形变的纤维状拔起，使得复合材料的冲击强度提高。
雷龙泉[9]2005年在《PVC纳米复合材料的制备及性能研究》文中研究表明本论文采用了叁种不同的方法制备了改性的聚氯乙烯复合材料,包括单体原位插层改性的有机蒙脱土填充改性PVC、自制刚性小分子改性剂改性PVC、SAN与PVC的熔融共混改性。研究了改性的聚氯乙烯复合材料的结构与性能之间的关系,并取得了一定的效果。 在研究单体原位插层改性后的蒙脱土对PVC进行填充改性的实验中,采用季铵盐对蒙脱土进行了有机化处理,表征了有机化蒙脱土的结构,XRD研究表明蒙脱土的片层间矩明显加大,表明有机改性效果明显。然后将有机化蒙脱土与MMA作原位插层乳液聚合,制备得到了PMMA/有机蒙脱土复合材料。将此种复合材料作为改性剂填充到PVC中,通过熔融共混的放法制备了PVC/插层蒙脱土复合材料。通过测定其力学性能、耐热性能、流变性能、动态机械性能,分析了有机蒙脱土的含量对材料性能的影响。结果表明,改性蒙脱土在一定范围内可明显提高材料的拉伸强度,耐热性能,且改性蒙脱土的加入使PVC的玻璃化转变温度升高。而且当改性蒙脱土加入量为3份时,PVC复合材料的拉伸强度和冲击强度有最大值。 在用自制的刚性小分子改性剂M对PVC进行改性的过程中,将自制的改性剂添加到PVC中,探讨了改性剂的加入量对体系结构与性能的影响。表征了体系的力学性能、耐热性能、加工性能、结构特征、流变性能,测定了体系的玻璃化温度的变化。结果表明,PVC与改性剂之间发生了比较强的相互作用。改性剂的加入能够大幅度提高体系的力学性能和加工性能。 由于SAN与PVC的相容性较好,本章中采用了SAN树脂作为刚性聚合物粒子,对PVC树脂进行共混改性,对刚性聚合物增强增韧改性硬质聚氯乙烯进行了较为系统的研究,显示了良好的改性效果。采用PVC/SAN共混的方法对PVC树脂进行改性,研究了SAN的加入对体系的加工性能、力学性能、玻璃化温度的影响。研究表明,SAN的加入都够促进PVC的塑化,提高体系的拉伸强度。
孟小庆[10]2016年在《改性氧化石墨烯与聚氯乙烯共混材料的性能研究》文中进行了进一步梳理在我们生活中,以聚氯乙烯(PVC)为原料制成的型材和制品无处不在,但是由于下游需求的持续疲软,PVC行业自2008年开始便出现了产能过剩现象,为了解决这个问题,迫切需要探索PVC新应用领域及性能增强的方法。近年来,石墨烯因其优异的电化学性能、机械性能及热稳定性成为研究热点,因此本文将石墨烯与PVC共混,试图将石墨烯的优异性能应用于PVC,以拓宽其应用范围。然而石墨烯结构及化学性质都非常稳定,与高分子材料难相容,但是氧化石墨烯的活性强于石墨烯,因此本论文利用氧化石墨烯表面的含氧官能团,通过3-氨基叁乙氧基丙基硅烷(APTS)对其改性,在一定程度上增强了无机纳米材料在聚氯乙烯基质中的分散性,通过紫外及红外跟踪了其改性过程,并就复合材料的阻燃性、热稳定性、润湿性展开了探讨。主要工作如下:(1)以3-氨基叁乙氧基丙基硅烷为改性剂,成功将其锚定在氧化石墨烯表面,利用紫外可见吸收光谱(UV-vis)及红外光谱对不同时间段的反应产物进行了表征,跟踪了整个改性过程。红外结果表明在2929 cm-1处出现了氨基峰,随着反应的进行氨基峰越来越明显,并且在1061 cm-1处出现了明显的宽峰且随着时间的增长强度越来越强,其为Si-O-Si、Si-O-C及C-O-C的特征峰;在进行紫外可见吸收光谱测试时,由于氧化石墨烯上的羧基与改性剂的端氨基发生反应生成水,APTS遇水水解为硅醇,DCC吸水生成DCU等副反应,在268 nm处产物的吸光度值逐渐增加,当反应在28h时吸光度值基本不变,说明此时反应完全;最后,通过接枝率计算公式得到经改性后氧化石墨烯的接枝率为12.175%,结合红外可初步判断APTS是以网状结构锚定在GO表面的。(2)利用溶液共混法制备不同含量的GO/PVC及APTS-GO/PVC纳米复合材料,并用氧指数测定仪、量热仪及场发射扫描电镜分别对复合薄膜的氧指数、燃烧热值、残炭结构进行了测定。从氧指数测定结果得到,随着含量的增加,氧指数增大,当GO含量为2.0wt%时,氧指数达到35以上,而当APTS-GO含量仅为1.5wt%时,氧指数便达到35以上,并且,当其含量为2.5wt%时,氧指数为35.8,从成本及工业化可行性考虑,APTS-GO的最佳填充量应为1.5wt%;从燃烧热值测定结果得知无论是氧化石墨烯还是改性后的氧化石墨烯的加入对PVC的燃烧热值影响都不大,PVC及复合材料的燃烧热值都在21MJ/Kg左右;复合材料燃烧后残炭的SEM图显示:经过改性,APTS-GO/PVC残炭表面结构连续紧致,气孔明显变小,对降解产物及可燃烧有毒气体的抑制作用明显增强。(3)利用热重分析仪对纯PVC粉末、GO及APTS-GO进行了表征,TGA曲线表明PVC的分解分为两个阶段,而GO及APTS-GO的TGA曲线只有一段,其中由于GO富含-OH、-COOH及C-O-C,在较低温度下就开始快速分解,其残炭率较低,改性后的GO分解非常缓慢,残炭率相比起PVC、GO分别提高了45.963%、44.199%。而从GO/PVC及APTS-GO/PVC纳米复合材料的TGA曲线分析得到,纯PVC薄膜的初始降解温度为251.1℃,当GO含量为2.5wt%,GO/PVC复合材料的初始降解温度比纯PVC提高了4.8%,而当APTS-GO的含量为2.5wt%时,复合材料的初始降解温度相比于纯PVC提高了7.5%。此外,纯PVC薄膜在800℃以下基本降解完,其残炭率为1.73%,当GO含量为2.0wt%时,其质量损失率降至90%以下,而当APTS-GO的含量为0.5wt%时,其质量损失率便降至90%以下,且随着含量增加,其残炭率都高于10%,当APTS-GO含量2.5wt%时,残炭率比纯PVC提高了13.35%;进一步,通过复合材料的活化能考察了活化能随添加物含量变化的变化趋势,发现随着纳米添加物含量的增加,活化能增加,热稳定性增强;最终通过复合材料断面的SEM图发现测试时未改性的复合薄膜经过电子轰击后不稳定,而改性后的表面完好,经过改性,材料的稳定性增强明显,此外,还发现APTS-GO/PVC的整个断面很平整,未出现团聚现象,在PVC基质中的分散性及相容性很好,而未改性的氧化石墨烯在PVC基质中出现了明显的堆迭现象。(4)利用接触角测定仪对GO/PVC及APTS-GO/PVC纳米复合材料表面进行接触角检测,发现随着纳米添加剂量的增大,接触角减小,润湿性越好,且当GO及APTS-GO含量为2.5wt%时,材料的润湿性达到最好。以去离子水为检测液时,纯PVC薄膜的接触角为86.8?,当纳米添加物含量为0.5wt%时,GO/PVC复合材料的接触角为82.5?,APTS-GO/PVC的接触角为80.5?,而纳米添加剂的量增至2.5wt%时,GO/PVC的接触角降至56.1?,APTS-GO/PVC复合材料的接触角降至48.4?。以两液法及叁液法对纳米复合材料的表面自由能计算时,发现两种方法得到的趋势一致,都是随着含量的增加,自由能增大,液体润湿性越强。
参考文献：
[1]. 聚合物/无机纳米复合材料的制备与稳定性研究[D]. 赵明飞. 兰州大学. 2008
[2]. 有机酸镧基蒙脱土的制备及其在PVC热稳定性中的应用研究[D]. 王海娇. 石河子大学. 2014
[3]. 聚氯乙烯（PVC）/纳米SiO_2复合材料的制备及性能研究[D]. 马军营. 河南大学. 2008
[4]. 改性氧化石墨烯材料的设计制备及性能测试[D]. 龙海. 重庆大学. 2017
[5]. 可膨胀石墨的石墨烯化及其在PVC抗静电改性中的应用[D]. 李述良. 西安科技大学. 2013
[6]. PVC/OMMT、PVC/CaCO3纳米复合材料的制备及其性能的研究[D]. 薛炳刚. 内蒙古工业大学. 2007
[7]. 聚氯乙烯的熔融共混改性研究[D]. 李柳斌. 武汉理工大学. 2008
[8]. 聚合物/纳米CaCO_3复合材料研究[D]. 邓月义. 青岛科技大学. 2007
[9]. PVC纳米复合材料的制备及性能研究[D]. 雷龙泉. 武汉理工大学. 2005
[10]. 改性氧化石墨烯与聚氯乙烯共混材料的性能研究[D]. 孟小庆. 重庆大学. 2016
标签：材料科学论文; 复合材料论文; 蒙脱土论文; 聚氯乙烯论文; 冲击强度论文; 氧化石墨烯论文; pvc树脂论文; 纳米粒子论文; 石墨结构论文; 纳米效应论文; 石墨论文; 热稳定性论文; 纳米技术论文;