地聚物聚氯乙烯复合材料制备及性能的研究

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3、要制备原料为铝硅酸盐矿物及固体工业废弃物等。地聚物具有强度高、耐腐蚀、耐水、耐高温、固封金属离子等许多优点，但其材料最大的缺点是“脆"，由此对地聚物进行增韧改性的研究比较活跃。聚氯乙烯(简称PVC)是五大通用热塑性树脂之一，因其具有柔韧的分子链，优良的综合性能，其材料的应用已涉及到各种领域。如果将高韧性聚氯乙烯树脂与地聚物脆性材料复合，将会大大提高地聚物材料的韧性；同时地聚物的存在也会提高聚氯乙烯树脂的高温稳定性。基于上述思想，本文系统研究了地聚物／聚氯乙烯复合材料的高温制备工艺，并对复合材料的性能进行了表征和应用探索。研究中采用偏高岭土

4、、水玻璃、片碱等制备纯地聚物，并对地聚物的制备工艺参数进行优化，获得力学性能优良的基体材料；利用聚氯乙烯具有有机高分子柔性分子链特征，通过塑炼压制法对地聚物进行增韧改性。另外，研究中利用地聚物无机刚性粒子和耐高温的优点，经共混法和原位聚合法对PVC进行了改性，并将其研究成果应用于PVC片材的制备中。其研究结果如下：(1)在纯地聚物的制备过程中，研究了地聚物在高温条件下的流变学特性、固化时间、微观结构和力学性能。结果表明，以地聚物的强度为依据，确定了地聚物中各氧化物摩尔比：n(Si02)／n(Alz03)-3．3，n(Na20)／n(Si0

5、2)=O．27，n@O)／n(Na20)=11．0，最佳工艺参数为：水玻璃陈化时间24h，养护温度600C，养护时间48h等工艺控制条件。由此制备的28d地聚物抗压强度、抗弯强度高达89．63MPa、13。87MPa。高温成型研究结果显示，170oC时，地聚物浆体的初凝和终凝时间分别为11和16分钟，增大水钠比为14后，其浆体的凝结时间延长；升高养护温度可提高地聚合反应速度并缩短浆体的硬化时问；流变性能研究发现在地聚物成型加工中施加一定的剪切力，有利于地聚物材料的流动成型。(2)PVC对地聚物的增韧改性(PVC小于50wt％)，是在地聚物

6、网络结构形成之前加入PVC，在塑炼加工作用下使熔融态的PVC分子链与正在发生地质聚合反应的浆料共混，形成互穿网络的地聚物复合材料。通过高温流变学测试，发现当PVC含量小于50wt％时，由于PVC贡献的粘性特征被大量的地聚物贡献的弹性响应掩盖，导致复合材料模量越来越大，整个复合材料表现出地聚物的固体特征。其高温加工成型工艺参数如下：塑炼温度为170"(2，塑炼时间为5分钟，塑炼后的薄片在170。C，15MPa的压力下，保温保压7分钟。PVC增韧地聚物复合材料的机械强度检测结果表明，复合材料的抗弯强度随PVC含量的增加而增大，PVC加入量为5

7、0wt％时，复合材料的抗弯强度达到67．06MPa，比纯地聚物28d龄期的抗弯强度提高了3．73倍。(3)地聚物增韧PVC的共混改性方法(PVC大于50wt％)，则是在地聚物形成的未固化阶段，将正在进行地聚合反应的浆体加入PVC树脂中，在共混物的塑炼压制加工过程中，正在形成的地聚物网络结构与已解缠绕而伸展的PVC分子链之间存在较好的结合，从而增强了地聚物与基体PVC的界面作用。力学性能测试结果表明，与纯PVC相比，地聚物含量在10wt％以内时，复合材料有较好的力学性能，其中以4wt％为最佳，其材料的抗冲击强度达到了9．13KJ·m～，比纯

8、PVC材料提高了约40％。维卡软化、热重分析、差示扫描量热法表征结果表明，与纯PVC相比较，复合材料的维卡软化温度提高了2-6℃，地聚物的加入对PVC分子链缺陷结构脱HCI具有吸收和抑制的作用