论文部分内容阅读
聚氯乙烯是当今世界上被广泛应用的一种合成材料,使用量在各种材料中高居第二。但因聚氯乙烯本身存在热稳定性能差、流动性差等缺点,故在使用的过程中需要加入热稳定剂和加工助剂等助剂来改善其性能。稀土热稳定剂是我国特有的一种稳定剂,其能够抑制加工过程中PVC的分解。丙烯酸酯类共聚物(ACR)系列改性剂改性PVC由于具有加工性能好,耐候性能优异,冲击强度高等优点,被广泛使用。本研究针对聚氯乙烯热稳定性能和加工性能差的缺点,合成了一种新型的有机稀土共聚物,该共聚物结构中既含有稀土元素又含有许多丙烯酸酯类结构,所以对PVC既具有热稳定性又能够改善其加工性能,是一种多功能性的PVC改性剂。本文首先合成了丙烯酸稀土,并通过氧化还原引发水分散体系聚合,以丙烯酸稀土、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯为单体合成了有机稀土共聚物。由正交实验法确定了以产率最高为指标的最佳合成方案为：物料比为1：1,反应时间为1.5h,反应温度为55℃,引发剂用量为单体总量的2%。利用红外光谱对有机稀土共聚物行了结构表征。由最佳的实验方案,合成了不同丙烯酸稀土含量的有机稀土共聚物,并采用DSC测试了不同丙烯酸稀土含量的有机稀土共聚物的玻璃化温度。将该有机稀土共聚物及其它助剂按照一定比例添加到PVC中,分别用热烘箱法和刚果红试纸法测试了共混材料的静态稳定性能,实验表明该有机稀土共聚物加工助剂明显提高了PVC的热稳定性,而且稀土含量越高的有机稀土共聚物对PVC的热稳定性越好。分别用HAAKE流变仪和万能材料拉力机等测试了有机稀土共聚物改性PVC体系的加工性能和机械性能。与传统稳定剂相比,有机稀土共聚物能够明显改善共混体系的加工性能和机械性能,随着PVC中有机稀土共聚物助剂的增加,材料的加工性能和机械性能逐渐升高,当有机稀土共聚物助剂为8份时,综合性能最为优异。研究了有机稀土共聚物改性体系的协同效应,并对其改性材料的耐候性能进行了测试,表明有机稀土共聚物改性材料具有良好的耐候性能。利用硬脂酸、氢氧化钙、氧化锌分别合成了硬脂酸钙和硬脂酸锌,对其结构进行了表征。通过进行静态稳定性实验研究了硬脂酸钙和硬脂酸锌复合体系的最佳配比,由实验结果得出,当硬脂酸钙和硬脂酸锌的质量比为3：1时,Ca/Zn复合体系对PVC的热稳定效果最好,故以CaSt2与ZnSt2的复合质量比为3：1的复合体系作为Ca/Zn复合助剂。通过静态稳定性测试得出当有机稀土共聚物与Ca/Zn稳定剂的质量配比为3：1时稳定性最好。由流变性能和机械性能测试得出,当有机稀土共聚物与Ca/Zn稳定剂的复合质量比例为3：1时,复合体系对PVC的加工性能和机械性能的改善效果最优异。将有机稀土共聚物与硬脂酸铅盐复配,研究了复合体系对PVC的各种性能的影响。由静态稳定性能测试表明,与单独使用有机稀土共聚物或是铅盐稳定剂改性PVC相比,有机稀土共聚物-硬脂酸铅复合改性体系的稳定性能增强,说明复合体系对PVC具有更为优异的热稳定性。由机械性能测试表明,复合体系中有机稀土共聚物的量越多,材料的拉伸强度越小,而断裂伸长率却显著增加。通过流变性能测试得出,当改性体系中添加了有机稀土共聚物后,共混体系熔体粘度低,流动性好,塑化更容易,加工性能更优异。