高分子表面材料改性課程論文-納米粒子增韌聚氯乙烯研究新進(jìn)展(已修改)
2025-06-23 12:48 本頁面
【正文】 （ 20212021 學(xué)年第一學(xué)期） 《 高分子材料改性 》 課程論文 題 目 ： 納米粒子增韌聚氯乙烯研究新進(jìn)展 姓 名： 周 凱 學(xué) 院： 材料與紡織工程學(xué)院 專 業(yè)： 高分子材料與工程 班 級(jí)： 高材 121 班 學(xué) 號(hào)： 202154575128 任課教師 ： 蘭 平 教 務(wù) 處 制 2021 年 12 月 30 日 納米粒子增韌聚氯乙烯研究新進(jìn)展 摘 要 通用塑料的高性能化和多功能化是開發(fā)新型材料的一個(gè)重要趨 勢(shì) , 而將納米粒子作為填料來填充改性聚合物 , 是獲得高強(qiáng)高韌復(fù)合材料有效方法之一。本文對(duì)近年來納米增韌 PVC 的制備方法 , 增韌機(jī)理和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了說明。 關(guān)鍵詞 : 聚氯乙烯 納米材料 增韌 一． 研究背景 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 , 人們對(duì)材料性能的要求越來越高。聚氯乙烯作為第二大通用塑料 , 具有阻燃、耐腐蝕、絕緣、耐磨損等優(yōu)良的綜合性能和價(jià)格低廉、原材料來源廣泛的優(yōu)點(diǎn) , 已被廣泛應(yīng)用于化學(xué)建材和其他部門。但是 , 聚氯乙烯在加工應(yīng)用中 , 尤其在用作結(jié)構(gòu)材料時(shí)也暴露出了抗沖擊強(qiáng)度低、熱穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)。納米技術(shù)的發(fā)展及納米材料所表現(xiàn)出的優(yōu)異性能 , 給人們以重大的啟示。人們開始探索將納米材料引入 PVC 增韌改性研究中 , 并發(fā) 現(xiàn)增韌改性后的 PVC 樹脂具有優(yōu)異的韌性 , 剛度及強(qiáng)度得到顯著改善 , 而且熱穩(wěn)定性、尺寸穩(wěn)定性、耐老化性等也有較大提高 , 納米復(fù)合材料已經(jīng)成為 PVC 增韌改性的一個(gè)重要途徑。本文主要介紹了近幾年來納米復(fù)合材料在 PVC 增韌改性方面的研究現(xiàn)狀 和發(fā)展趨勢(shì) [1]。 二． 納米 CaCO3 增韌 PVC 碳酸鈣是高分子復(fù)合材料中廣泛使用的無機(jī)填料。在橡膠、塑料制品中添加碳酸鈣等無機(jī)填料 , 可提高制品的耐熱性、耐磨性、尺寸穩(wěn)定性及剛度等 ,并降低制品成本 , 成為一種功能性補(bǔ)強(qiáng)增韌填充材料 , 受到了人們的廣泛關(guān)注。 納米 CaCO3 增韌對(duì) PVC 力學(xué)性能的影響 魏剛等 [ 2] 研究指出 , 用 CPE 包覆后納米 CaCO3 填充 PVC 的沖擊強(qiáng)度均要比未包覆處理填充體系的略低 , 而拉伸強(qiáng)度則相反。特別是在包覆小份量 CaCO3( 2 份 ) 時(shí) , 所得復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度甚至比 PVC/ CPE( 8 份 ) 基體的低 12%, 而拉伸強(qiáng)度則出現(xiàn)最大值 , 比基體的高 8. 9% 左右 , 如圖 21 所示。 熊傳溪、王濤等 [3] 研究發(fā)現(xiàn)兩種粒徑的納米晶 PVC 均能起到顯著的增韌和增強(qiáng)作用 , 且粒徑小的納米晶 PVC 作用更明顯 , 而且偶聯(lián)劑用量對(duì)試樣的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度也有很大的影響。 納米 CaCO3對(duì) CPE/ACR 共混增韌 PVC 力學(xué)性能的影響 如圖 22 所示，為 CPE/ACR 共混物對(duì) PVC 沖擊強(qiáng)度的影響。從圖 22 中可以看出當(dāng) CPE/ACR/PVC 為 10/2/100 時(shí)，共混體系的沖擊強(qiáng)度達(dá)到最大，明顯優(yōu)于單一 CPE 或單一 ACR 對(duì) PVC 的增韌效果。這是由于 10mpr 的 CPE 在 PBC 基體相中可能已經(jīng)形成了完整的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)， 這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以吸收部分沖擊能量而賦予共混體系一定的沖擊強(qiáng)度，而在此基礎(chǔ)上再添加 2phr ACR 后，由于核殼 ACR 在 PVC基體 相以及 CPE 網(wǎng)絡(luò)中呈顆粒狀分布，它們誘發(fā)基體產(chǎn)生大量的剪切帶和銀紋而 圖 21 兩種填充方法對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響 圖 22 CPE/ACR 共混物對(duì) PVC 沖擊性能的影響 使材料的沖擊強(qiáng)度得到進(jìn)一步提高，較之單一增加 CPE 的用量有更好的改性效果，表現(xiàn)出明顯的協(xié)同增韌作用 [9]。 圖 23 PVC/CPE/改性 納米 碳酸鈣復(fù)合材料的 SEM 照片 古菊、賈德民等發(fā)現(xiàn) 改性納米碳酸鈣 與 CPE 互配，可以對(duì) PVC 實(shí)現(xiàn)良好的協(xié)同增韌增強(qiáng)的效果，改性納米碳酸鈣的加入不僅有效地提高 PVC/CPE 體系的韌性和強(qiáng)度，還可提高材料的耐熱性能及可加工性能。 剛性的改性納米碳酸鈣與彈性體氯化聚乙烯之間表現(xiàn)出良好的協(xié)同增韌效果。所制得的 PVC/CPE/RCaCO3復(fù)合材料避免了常規(guī)的彈性體增韌聚氯乙烯所帶來的強(qiáng)度、剛度下降，耐熱性能降低、加工性能變差的弊端 [4][5]。 張周達(dá)、陳雪梅 將沖擊試樣的斷面噴金 ， 在 S4800 型冷場(chǎng) 電子顯微鏡 發(fā)射 電子顯微鏡（ SEM）上觀察斷口的形貌及 CaCO3/SBR 粒子在 PVC 基體中的分布時(shí)[6]CO3/SBR 量比為 15:100 時(shí)，隨著 CaCO3/SBR 改性劑中納米碳酸鈣含量的提高，PVC 沖擊強(qiáng)度先升后降，當(dāng)納米碳酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 70%擊強(qiáng)度達(dá)到最大。說明在復(fù)合改性劑制備過程中，納米碳酸鈣和丁苯膠乳存在一個(gè)最佳配比，在此配比下的增韌效果較好。蘇新清
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