聚氯乙烯纳米复合材料的研究现状.doc

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1、聚氯乙烯纳米复合材料的研究现状聚氯乙烯(PVC)是一种产量大，综合性能优良的通用树脂，世界上聚氯乙烯的生产能力达3300万吨，产量仅次于聚乙烯，位居第二位。我国2001年聚氯乙烯表观消费量达到520万吨，其中60％用于聚氯乙烯化学建材。化学建材的大量推广和使用，PVC硬质制品的使用比例不断提高，尤其是管材、板材和型材等化学建材需求量迅速增大，因此，研究高强高韧PVC改性复合材料以适应化学建材健康稳定发展具有重要的意义，PVC建材不仅能大量代替钢材木材，替代传统建筑材料，而且还具有节能节材、保护生态、改善居住环境、提高建筑功能与质量、

2、降低建筑自重、施工便捷等优越性。目前化学建筑材料的用量每年以10％的速度递增，市场年需求量大。化学建材作为PVC应用的主要发展方向，要求其具有更高的使用性能：高强度、高模量和高韧性以及耐温性能等。但聚氯乙烯树脂作为化学建材使用具有明显的缺陷：(1)抗冲击性较差，纯硬质PVC制品的缺口抗冲击只有2．3KJ／m2，属于硬脆性材料；特别是低温韧性差，降低温度时迅速变硬变脆，受冲击时极易脆裂；软质PVC的增塑剂迁移性较大，使用过程中小分子的增塑剂容易逸出，导致制品脆裂；(2)热稳定性差，在较低温度下开始明显分解、降解；(3)难加工，未添加增

3、塑剂的聚氯乙烯熔体粘度大，流动性差。这些缺陷都大大制约了PVC材料应用范围的进一步拓宽。为了提高聚氯乙烯的冲击韧性并扩展其应用，研究人员进行了大量的工作，燕=垩萱童共混、填充是增韧聚氯乙烯树脂的主要途径。传统的PVC增韧改性方法是在基体树脂中加入CPE，ACR，MBS等橡胶弹性体，其增韧枧理的研究也R趋完善橡胶弹性体能够增韧改性PVC的理论有许多，主要有以下两种理论：a、弹性体粒子应力集中诱发大量银纹或剪切带，从而吸收能量，同时弹性体粒子及剪切带都可终止银纹发展，阻止其扩展戒裂纹。b、弹性体通过自身破裂，延伸或形成空穴作用吸收能爨，

4、弹性体粒子与聚合物形成的离散型核一壳结构就可以桥连裂纹，阻止裂纹增长，高延伸性可使界面不易完全断裂，空穴作用导致应力能够集中引发剪切带，导致聚合物的韧性大幄提高。但是，橡胶增韧聚合物使聚合物复合材料的韧性大幅度提高的同时，其刚度、强度、热变形温度大幅降低以及成本提高。80年代等提出了刚性粒子增强、增韧聚合物的概念，这种想法强调加入刚性粒子在保证不降低基体塑料强度帮雾l性的露时可提高基体冲击性且改性材料的加工流动性和热变形温度也不受影响。纳米科学技术是20世纪80年代末期刚刚诞生并迅速崛起的新科技。纳米粒子独特的效应(量子尺寸效应、小

5、尺寸效应、表覆效应和宏观量子隧道效应)弓

6、起了许多学者的兴趣，很多纳米材料应用于PVC的改性领域，并且取得了可喜的成果重聚氯乙烯纳米复合材料的制备方法材料的制备方法对材料的许多性能起着关键作用，制各工艺是否合适关系着能否得到高性能的材料。随着人们对PVC纳米复合材料的研究不断深入，发展了许多不同的制备方法。健是；鲁纳起来，主要有以下几种方法：共混法、插层法、原位聚合法等。共混法共混法是最常用最简单的裁备纳米复合材料的方法，该方法需要首先合成遗各种形态的纳米粒子，通过不同的方法与PVC树脂直接混合制取PVC纳米复合材料。按照茫混方式的

7、不同，共混法主要有以下三种方法：(1)溶液共混：首先把PVE树脂和纳米粒子溶予合适的溶剂中，充分搅拌溶液，使之分散均匀，再除去溶剂制得。(2)熔融共混：先对纳米粒子进行表面处理，防止其团聚，再加入PVC树脂中，在混炼机或挤出机中熔融状态下共混制得纳米复合材料。(3)机械共混将纳米粒子和聚合物基体在合适的机械作用下，研磨一定时间，得到纳米复合材料。综合近几年的研究情况可以知道，共混法操作简单，与普通的PVc制品加工工艺基本相同，易于实现工业化的生产：但混合过程中纳米粒子易产生了团聚，纳米效应没有真正的发挥。插层法插层复合法是利用具有典

8、型层状结构的无机化合物(主要是粘土)作为主体，将聚合物作为客体插入主体层间，制备出聚合物纳米复合材料。按照聚合物插入到层状无机物的方法不同，共有如下几种方法：(1)原位插层法是将单体与具有层状结构的粘土充分混合，使单体进入层间，然后再引发单体聚合。在此过程中，单体不断插入聚合使片层之间进一步扩大甚至解离，最终使层状粘土在聚合物基体中达到纳米尺度的分散，从而获得纳米复合材料。(2)熔融插层法通常是将经过表面处理的层状纳米粒子与PVC树脂粉末以及各种加工助剂一起放入混炼机中进行高温混炼，使熔融的PVC进入层状纳米粒子之间，进而使片层扩大

9、，得到PVC纳米复合材料。(3)溶液插层法把层状无机物放入PVc的溶液中，利用搅拌、超声等外力作用使PVC分子链进入无机物层间，再经过适当的处理而制得纳米复合材料。插层法是研究最早的制各聚合物纳米复合材料的方法，该方法使用的层状粘土原