聚氯乙烯纳米水滑石复合树脂的制备和表征

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1、浙江大学硕士学位论文聚氯乙烯/纳米水滑石复合树脂的制备和表征姓名：李盛兴申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：包永忠20070501浙江大学硕士学位论文摘要水滑石是一种对聚氯乙烯(PVC)具有热稳定和抑烟等作用的多功能改性剂。纳米水滑石易团聚，亲水性强，与高分子基体相容性较差，难以在PVC基体中均匀分散。为了有效发挥纳米水滑石对PVC的改性作用，本文在对纳米水滑石进行表面改性和预分散的基础上，采用原位悬浮聚合方法合成了PvC／纳米水滑石和PVC／纳米水滑石．碳酸钙复合树脂，并对复合树脂的结构和性能进行了表征。

2、首先，采用超声方法进行硬脂酸锌表面修饰水滑石的预分散，考察了分散液中水滑石粒子粒径的影响因素及其稳定性，发现纳米水滑石分散粒子的粒径随超声时间和分散剂浓度的增大而减小，最终得到水滑石分散粒子尺寸为lOOnm左右的稳定分散液。在纳米水滑石分散液存在下进行氯乙烯(vC)原位悬浮聚合，得到PVC／纳米水滑石复合树脂。发现PVC／纳米水滑石复合树脂的热稳定性得到大幅提高：当水滑石含量为5％时，复合树脂刚果红测试热稳定时间为空白PVC树脂的27倍左右，复合树脂热失重5％的分解温度，相对空白PVC树脂提高23℃左右。其次，采

3、用烷基膦酸对纳米水滑石进行表面改性，研究了温度、时间和烷基膦酸用量等对水滑石表面改性效果的影响，用红外光谱和x-射线衍射等仪器对改性前后的纳米水滑石进行了表征。结果表明烷基膦酸能与水滑石发生吸附作用，但水滑石的层状结构没有被破坏，层间距也不发生变化，证明烷基膦酸仅改性水滑石表面，而没有插入到水滑石层间；改性水滑石的亲油性提高。在烷基膦酸改性纳米水滑石存在下，通过VC悬浮聚合合成PVC／纳米水滑石复合树脂。发现纳米水滑石的加入使聚合压降时间提前，相同压降下的聚合转化率有所下降。纳米水滑石的加入使PVC复合树脂的热稳

4、定性显著提高。对上述两种方法制备的PVC／纳米水滑石复合树脂进行熔融加工，并对得到的PVC／纳米水滑石复合材料的结构、抑烟和力学性能进行了研究。发现两种方法制备的复合材料中，绝大部分水滑石颗粒均以纳米尺度均匀分散。在水滑石含量为2．5％时，PVC／纳米水滑石复合材料的最大发烟密度明显小于空白PVC材料，降幅达61％。同时，两种PVC／纳米水滑石复合材料的抗冲强度都高于空白PVC和熔融共混制备浙江大学硕士学位论文的PVC／纳米水滑石复合材料，而拉伸强度变化不大。最后，使用超声预分散方法制得表面修饰水滑石和碳酸钙的复

5、合分散液，在其存在的情况下，通过VC悬浮聚合得到PVC／纳米HT-CaC03复合树脂，加工得到PVC／纳米HT-CaC03复合材料。分别考察了复合树脂和材料的热、加工流变、抑烟和力学性能。发现当复合填料含量为5％时，PVC／纳米H，r-CaC03复合树脂刚果红测试热稳定时间为空白PVC树脂的18倍。当复合填料量为1．25％时，悬浮原位聚合得到的PVC／纳米HT-CaCOa复合树脂的热失重5％与10％时的温度相比空白PVC分别提高了20℃和21℃。在复合填料含量为5％时，PVC／纳米HT-CaC03复合材料的最大烟

6、密度与空白PVC相比下降47．5％，抗冲强度提高1倍左右。采用以上三种方法，制备了无机纳米粒子分散均匀、热稳定性显著提高、燃烧烟密度低的PVC纳米复合树脂，为工业开发纳米水滑石改性PVC树脂提供了基础。关键词：聚氯乙烯，水滑石，碳酸钙，表面改性，纳米复合物，热稳定性，抑烟性II浙江大学硕士学位论文ABSTRACTHydrotalcRe(HT)canbeusedforpoly(vinylchloride)(PVC)modificationtoimprovethethermalstability,flameretar

7、danceandotherpropertiesofPVC．However,nanometerHT(nano—HnparticlesareeasytoaggregateanddifficulttobedisperseduniformlyinPVCmatrixduetothegreatpolaritydifferencebetweenHTparticlesandPVC．Aimingtoimprovethedispersionofnano-HTparticlesinthePVCmatrix，andthustoachie

8、vetheeffectivemodificationfunctionofnano-HTtoPVC．thesurfacemodificationandpre-dispersionofllano—HT．VCsuspensionpolymerizationinthepresenceofsurfacemodifiedllano-HTwerecarriedoutinthisthes