超细全硫化粉末橡胶及其纳米无机填料复合体系对硬质聚氯乙烯的改性研究

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1、IE京化工大学博士学位论文超细全硫化粉来橡胶及其纳米无视填料复合体系对硬质聚氯乙烯的改性研究摘要本文应用辐射硫化暇理、浆体共混、喷雾干燥和熔融共混等技术，成功制备了硬质聚氯乙烯／超细全硫化粉末橡胶(PVC／uFPR)二元、PvC／uFPR／纳米Caco。和})VC／UFPR／Na一涮T三元纳米复合材料。并蓄次深入系统地研究了UFPR、UFPf{／纳米CaCO。和UFPR／Na一删T复合粉末体系对硬质PVC性能的影响。值得注意的是，PVc三元复合材料中的无机纳米粒子虽然没有经过有机化处理或表面处理，低能够良好

2、地分数在PVC基体中，并提高了PVC复合材料盼综合性能，这对通用鬻分子材料的高性能化、高功能化研究和开发具有重要的意义。经Y射线辐射后，橡胶乳液中的橡胶粒子具有颗粒表面交联度高、颗粒内部交联度低的特点。在熔融共混过程中，与PvC相容。陡好的UF豫就能够均匀地分散在PVC基体中。采用三种丁腈粉末橡胶P一248、P一6387和P一26(粒簌分别为150nm、90nm和70nm，西烯腈含量分别为33％、33％和26％)制备了薪型硬质PVc／NBR—uF姝二元复合材料PVc～1、PVc一2和PVc_3。透射电镜(T

3、酬)照片显示，三种NBR—UFPR颗粒均能够以单个粒子方式均匀分散在PVC基体中，从两使NBR—U即R颗粒与PVC相问的界面积远远大予传统的PVC／弹性体共混物。增大的相晃匿积耧界面作用力柬缚了PVC分子链段的运动，提高了PVC的玻璃化转变温度(五)。与纯PVC的五相比，PvC一2的Z提高了7℃。同时，均匀分散的小尺寸橡胶粒子减小了PVC的基体层厚度(橡胶粒子之间的距离)，有利于冲击过程中银纹的传递和终止，增加了韧性，如PVC一3的缺口冲击强度由纯PVC的3．1kJ／m2增力B至96．3kJ／Ill2。jE

4、京化工大学博士学位论文与纯PVC栩比，PVC／NBR—U卧R二元复合材料的热稳定性也脊了提高，其热稳定性豹提高幅度隧NBR皤FPR颗粒尺寸的减小或嚣烯腈含量的增大雨增大。燃烧过程中，黼R_UF称能够提高PVC／NBR_UFPR二元复合材料的质量损失速率和热释放速率，同时具有使燃烧残余物膨胀的作用。将表谣未经处理的纳米CaC03(颗粒平均尺寸为40nm)浆体与辐射交联厦的了腈橡胶胶乳充分混合，经喷雾干燥，制备成新颖的超纲全硫化粉末丁腈橡胶／纳米cacO。(NBR—uFPR／NCC)复合粉末体系。在熔融共混过程

5、中，随着NBR—UFPR颗粒在pVC基体中的良好分散，与NBR—UFPR颗粒互相间隔的纳米eaCo。颗粒阿样能够良好地分散在PVC基体中，从箍翎备出PVc／NBR—uFPR／黼c三元纳米复合材料。与PVC／NBR—UFPR二元复合材料相比，PVC／NBR—UFPR／NCC三元纳米复合材料具有更高的韧性、耐热性和热稳定性。如PVC／P一26／NCC三元纳米复合材料的缺口冲击强度由PVC／P一26二元复合材料的6。3kJ／岔提高到7．8kJ／m2；PVC／P一248／NCc的嚣由PVC／P一248的82℃提高到

6、88℃；PVC／P一248／NCC的分解温度由PVC／P一248的263℃增加到269℃。燃烧过程中，纳米CaCO。能够缓解PVC分子的热裂解，降低Pvc复合材料的质量损失速率，同时也能够降低了PVC复合材料的烟释放速率，但提离了PVC复合材料的有效燃烧热、热释放速率和Co。。将剧烈搅拌后的钠基蒙脱土(Na一础T)浆体与辐射交联后的橡胶胶乳充分混合，经喷雾于燥，制备出NBR—UFPR／Na一涮T复合粉末体系，复合粉末中，豪l离状态的Na一埘T和NBR—uF球颗粒楣互隔离。熔融共混过程中，随着潲R—UFPR颗

7、粒在PVC基体中的受好分散，与NBR—UFPR颗粒相互隔离的Na一涮T片层很容易地分散在PVC基体中，从而制备如PVC／NBR—UFPR／Na一谳T三元纳米复合材料。剥离型Na一涮T在PvC基体中的良好分散进一步限到了PVc分子链段的运动，提高了PvC三元纳米复合材料的耐热一陡。剥离型Ka一心T的阻隰效应也提高了PVC／N8R吲FPR／删T三元纳米复合材料的热稳定性。值得注意的是，剥lI北京化工大学缮士学位论文离型Na—MMT不能提高PVC复合材料的韧性和阻燃性。另外，我们也制备了超细全硫化丙烯酸醵粉末橡胶

8、(AcM～uFPR)、ACM—UFPR／NCC和Ac礁一UFPR／Na一蛾T复合粉末体系。研究结果表明，ACM一【j种R同样能够均匀地分散在PVC基体中，并丽时提赢了})VC二元复合材料的耐热性秘韧性；ACM—UFpR／NcC和ACM—uFpR／涮l复合粉末体系中AcM—UFPR橡胶颗粒稠无机纳米粒子的协同作用也进～步提高了PVC三元复合材辩的耐热性。关键词：硬质PVC，超细全硫化粉末橡胶，热稳定性，玻璃化转变涵