高岭土/聚氯乙烯膜结构材料及表面涂层剂的制备与性能研究

论文摘要

PVC膜结构材料是一种新型的建筑材料,广泛应用于体育场馆、展览馆、休闲娱乐场所等大跨度的建筑中,具有价格低廉、韧性好、易造型等优点。但是PVC膜材抗紫外线能力较弱,增塑剂会迁移到膜材表面,易粘附灰尘等污染物,从而影响膜材的透光性、美观和使用寿命。高岭土是一种1：1型层状硅酸盐粘土,在聚合物基复合材料中的应用十分广泛,且高岭土可以用来制备具有特殊结构和表面性质的功能性无机材料。本文采用高岭土改性PVC膜材,探讨了配方及工艺条件等因素对其性能的影响,为指导实际生产提供了理论基础。1)采用有机改性煅烧高岭土增强PVC薄膜,并利用红外光谱（FTIR）、热重分析（TG）、环境扫描电镜（E-SEM）、转矩流变仪、力学性能测试、x射线粉末衍射（XRD）和紫外-可见吸收光谱（UV-vis）等手段对改性高岭土及高岭土/PVC复合材料进行了表征。改性高岭土含量为10 wt%时,复合材料的综合的拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度分别提高了0.7 MPa,79.5%和9.8 kN/m。2)设计了PVC增塑糊的基本配方,并利用旋转粘度仪分析了配方各组分的添加量对体系粘度及其稳定性的影响。并通过X射线粉末衍射（XRD）、热重分析（TG）和环境扫描电镜（E-SEM）等方法探索了塑化温度与时间对PVC增塑糊固化性能的影响。3)以高岭土原土为原材料,经过多次置换插层、煅烧、酸洗等工序得到二氧化硅纳米管,并以此为载体采用溶胶凝胶法制备了Ti02负载二氧化硅纳米管（TiO2-SiNT）光催化剂。利用X射线粉末衍射（XRD）、红外光谱（FTIR）、场发射环境扫描电镜（FE-SEM）、29Si固体核磁分析（29Si CP/MAS NMR）、场发射透射电镜（FE-TEM）和热重分析（TG）对其进行了表征。紫外-可见吸收光谱（UV-vis）和光催化降解实验表明,与纯TiO2相比,TiO2-SiNT的吸附能力提高了20%,光催化光照反应30min时,降解效率提高了23%。4)将TiO2-SiNT催化剂作为改性剂添加到含氟涂层剂中,并对膜材进行表面处理,经过1000h紫外加速老化后,膜材白度仅下降1.9,光泽度仅下降5.1。通过环境扫描电镜（E-SEM）发现,膜材表面仍然比较光滑,并未出现无机填料的溶出现象。在户外暴露6个月后,其表面耐污性最优。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 高岭土及其改性
• 1.1.1 有机改性处理
• 1.1.2 插层处理
• 1.1.3 煅烧处理
• 1.1.4 酸碱处理
• 1.2 聚氯乙烯树脂
• 1.2.1 PVC树脂类型
• 1.2.2 PVC加工助剂
• 1.3 膜结构概述
• 1.3.1 膜结构材料类型
• 1.3.2 PVC膜材制备工艺
• 1.3.3 PVC膜材表面处理
• 1.3.4 膜结构材料应用举例
• 1.4 本课题研究的目的和意义
• 1.5 本课题的创新与特色之处
• 第二章 改性高岭土增强PVC薄膜
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要原料与试剂
• 2.2.2 仪器设备
• 2.2.3 高岭土/PVC复合材料的制备
• 2.3 性能测试与表征
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 改性高岭土的分析与表征
• 2.4.2 高岭土/PVC复合材料性能测试与表征
• 2.5 本章小结
• 第三章 PVC增塑糊的制备及性能
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要原料及试剂
• 3.2.2 仪器设备
• 3.2.3 PVC增塑糊的制备
• 3.2.4 PVC增塑糊固化样品的制备
• 3.3 性能测试与表征
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 PVC增塑糊体系粘度
• 3.4.2 PVC增塑糊塑化性能
• 3.5 本章小结
• 2/改性高岭土复合催化剂的制备及性能'>第四章 TiO₂/改性高岭土复合催化剂的制备及性能
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 主要原料与试剂
• 4.2.2 仪器设备
• 2/二氧化硅纳米管复合催化剂的制备'>4.2.3 TiO₂/二氧化硅纳米管复合催化剂的制备
• 4.3 测试与表征
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 高岭土的插层改性
• 4.4.2 二氧化硅纳米管的表征
• 2/二氧化硅纳米管复合催化剂的表征'>4.4.3 TiO₂/二氧化硅纳米管复合催化剂的表征
• 4.5 本章小结
• 第五章 PVC膜材表面处理及力学性能
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 主要原料与试剂
• 5.2.2 仪器设备
• 5.2.3 表面涂层剂的制备
• 5.2.4 PVC膜材的表面处理
• 5.3 测试与表征
• 5.3.1 Si-NT浓缩液分散稳定性表征
• 5.3.2 涂层剂性能的表征
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 表面涂层剂的制备
• 5.4.2 PVC膜材的表面处理
• 5.4.3 PVC膜材力学性能
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 攻读硕士期间发表论文
• 参与的科研项目