【正文】 PVC/PI 復(fù)合材料的研究 摘要 此方法 是 利用聚酰亞胺優(yōu)異的 耐高溫、耐絕緣、 強(qiáng)的 機(jī)械力學(xué)性能等， 利 用其聚酰亞胺極性基團(tuán)和聚氯乙烯極性基團(tuán)間的相容性，通過共混改性方法，改性 聚氯乙烯； 使用兩步法制備出不同分子量 的 PI 粉末 , 測試加入不同分子量和添加量的聚酰亞胺粉末后的復(fù)合材料的性能， 通過熱重分析、力學(xué)實(shí)驗(yàn)、紅外光譜分析、氧指數(shù)測定及偏光顯微鏡分析，選擇出 熱穩(wěn)定性提高 、 力學(xué)性能 優(yōu)異 、阻燃性能 好，從而分析探討不同分子量的 PI 和不同添加量的 PI 對復(fù)合材料性能的影響。 關(guān)鍵詞： 聚氯乙烯，聚酰亞胺， 分子量，添加量、復(fù)合材料 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 II PVC/PI posite materials Abstract This method is the use of polyimide excellent high temperature resistance, insulation, strong mechanical properties, Compatibility between the polar groups of the polyimide and PVC polar groups by the modified method of blending the modified PVC。 Twostep method to prepare different molecular weight of PI powder test by adding different molecular weight and the amount of polyimide powder posites, By thermal gravimetric analysis, mechanical tests, infrared spectroscopy, oxygen index and polarized light microscopy analysis, select the thermal stability, excellent mechanical properties, flame retardancy, which analysis to explore the different molecular weight PI and add the amount of PIimpact on the performance of the posite. Keywords: polyvinyl chloride, polyimide, molecular weight, amount of posite materials 目錄 1 前 言 ................................................................ 3 復(fù)合材料的研究背景 .................................................. 3 研究目的及重要意義 .................................................. 5 論文研究內(nèi)容 ........................................................ 5 2 實(shí)驗(yàn)部分 ............................................................. 6 實(shí)驗(yàn)原料及配方 ...................................................... 6 原材料 ............................................................ 6 聚酰胺酸的合成原理 ................................................ 6 復(fù)合材料的配方 .................................................... 9 實(shí)驗(yàn)儀器 .......................................................... 10 實(shí)驗(yàn)工藝流程 ...................................................... 11 聚酰亞胺的制備 .................................................. 11 復(fù)合材料板材的制備及樣條制備 .................................... 14 3 實(shí)驗(yàn)分析與討論 ...................................................... 16 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 .......................................................... 16 懸臂梁沖擊實(shí)驗(yàn) .................................................. 16 拉力實(shí)驗(yàn)測試 ..................................................... 16 氧指數(shù)實(shí)驗(yàn) ...................................................... 17 熱重實(shí)驗(yàn) ......................................................... 17 掃描電鏡實(shí)驗(yàn) ..................................................... 18 偏光顯微鏡實(shí)驗(yàn) ................................................... 18 紅外光譜實(shí)驗(yàn) ..................................................... 19 數(shù)據(jù)分析及討論 ..................................................... 20 力學(xué)實(shí)驗(yàn)分析及討論 ............................................... 20 熱性能分析及討論 ................................................. 27 氧指數(shù)測試分析 ................................................... 32 4 結(jié)論 ................................................................ 36 參考文獻(xiàn) ............................................................... 37 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 2 致謝 ................................................................... 39 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 3 1 前 言 復(fù)合材料的研究背景 聚氯乙烯 (PVC)是通用塑料的主要品種之一，具有價格便宜、透明性好、難燃、電絕緣性好和耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，可通過添加各種添加劑和運(yùn)用多種成型方法制得性能各異、用途廣泛的軟質(zhì)或硬質(zhì)制品 。 但是，通用 PVC 樹脂的熱穩(wěn)定性差， 加工過程中易受熱發(fā)生由活性部位 (如烯丙基氯、叔氯、叔氫、帶雙鍵或過氧化物殘基的端基等 )引發(fā)的自催化脫氯化氫反應(yīng)，形成共扼多烯鏈，并進(jìn)而發(fā)生斷鏈、交聯(lián)等反應(yīng)而變色、降解，致使塑料制品質(zhì)量變差，性能下降，進(jìn)而影響其加工和使用性能。此外聚氯乙烯的抗沖擊性能差、燃燒時放出的氯化氫有毒，因此，為了拓寬 PVC 的使用范圍，人們致力于對通用 PVC 樹脂進(jìn)行耐熱改性、抗沖擊性能、拉伸性能改性進(jìn)而開發(fā)新型耐熱 PVC 樹脂。 目前， PVC 耐熱改性的方法主要有添加熱穩(wěn)定劑、共混改性、交聯(lián)改性、共聚改性以及氯化改性和無機(jī)粒子 改性等，通過這些方法，可以改善聚氯乙烯的耐熱性能、抗沖擊性能，拓寬使用范圍。其中添加稀土熱穩(wěn)定劑所改性的 PVC 效果好優(yōu)點(diǎn)多，使得此方法成為熱點(diǎn)研究之一。共混改性是應(yīng)用最廣泛研究最多的一種，即在其粉末中加入玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（ Tg）較高的樹脂（即高分子耐熱改性劑），通過混合提高其耐熱性能，該方法工藝一般比較簡單，可實(shí)施性強(qiáng)。目前研究出的材料性能大幅提高，前景廣闊。氯化改性也是目前改性的主要方法之一，有溶液氯化法和懸浮氯化法之分，其中懸浮氯化法制造的氯化聚氯乙烯耐熱性較高。缺點(diǎn)是要在增加耐熱性時也增加了脆性所以必須 加入一定的抗沖擊性劑。 聚酰亞胺作為很有發(fā)展前途的高分子材料已經(jīng)得到充分的認(rèn)識，在絕緣材料中和結(jié)構(gòu)材料方面的應(yīng)用正不斷擴(kuò)大。在功能材料方面正嶄露頭角，其潛力仍在發(fā)掘中。 其 應(yīng)用面 很 廣， 對于加工也是有多種多樣的要求，例如高均勻度的成膜、紡絲、氣相沉淀、亞微米級光刻、深度直墻刻蝕、大面積、大體積成型、離子注入、激光精度加工、納米級雜化技術(shù)等等都為聚酰亞胺的應(yīng)用打開廣闊的天地。 隨著合成技術(shù)的加工技術(shù)的進(jìn)一步提高和成本的大幅度降低，同時具有優(yōu)越機(jī)械性能、電 絕緣性能，熱塑性聚酰亞胺必將在未來的材料領(lǐng)域中顯示其更為突出的作用 。但是在發(fā)展了四十年之后仍未成為一個更大的品種，其主要原因是在單體合成及聚合方法上太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 4 尋找降低成本的途徑。 聚酰亞胺的合成方法可以分為兩大類，第一類是在合成過程中，或者在大分子反應(yīng)中形成酰亞胺環(huán)；第二類是以還有酰亞胺環(huán)的單體聚合成聚酰亞胺。 聚酰亞胺主要由二元酐和二元胺合成，這兩種單體與眾多其他雜環(huán)聚合物，如聚苯并啞唑、聚苯并噻唑、聚喹啞啉和聚喹啉等單體比較，原料來源廣，合成也較容易。二酐、二胺品種繁多，不同的組合就可以獲得不同性能的聚酰亞胺。 聚 酰亞胺受到重視是因?yàn)椋?； 徑； 。 其突出的綜合性能主要體現(xiàn)在其分解溫度一般都在在 500℃左右，有些達(dá)到600℃，是迄今聚合物中熱穩(wěn)定性最高的品種之一。聚酰亞胺可耐 極低溫，如在－269℃ 的液態(tài)氦中不會脆裂。聚酰亞胺具有優(yōu)良的 機(jī)械性能 ，未填充的塑料的抗張強(qiáng)度都在 100Mpa 以上，均苯型聚酰亞胺的薄膜為 170Mpa 以上 ，而聯(lián)苯型聚酰亞胺達(dá)到 400Mpa。作為工程塑料，彈性膜量通常為 3－ 4Gpa，纖維可達(dá)到 200Gpa，據(jù)理論計算， 均苯四甲酸二酐 和對苯二胺合成的纖維可達(dá) 500Gpa，僅次于 碳纖維 。 一些聚酰亞胺品種不溶于 有機(jī)溶劑 ，對稀酸穩(wěn)定，一般的品種不大耐 水解 ，這個看似缺點(diǎn)的性能卻使聚酰亞胺有別于其他高性能聚合物的一個很大的特點(diǎn)，即可以利用堿性水解回收原料二酐和二胺，例如對于 Kapton 薄膜，其回收率可達(dá) 80%－ 90%。改變結(jié)構(gòu)也可以得到相當(dāng)耐水解的品種，如經(jīng)得起 120℃ ， 500 小時