聚丙烯酸酯/TiO2复合粒子在提高聚合物基体树脂光稳定性方面的作用研究

论文摘要

大多数聚合物材料，包括塑料、橡胶、纤维、涂料等，在户外使用时会发生光老化而导致使用寿命缩短。为有效防止聚合物材料的光劣化，开展光稳定化研究对于聚合物的利用具有极其重要的意义。本文采用实验室自制的兼具光稳定作用和提高聚合物基体树脂力学性能作用的聚丙烯酸酯／TiO2复合粒子对聚甲醛（POM）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）等进行改性，希望能够提高它们的光稳定性能。分别采用聚丙烯酸酯／TiO2复合粒子、TiO2粒子和有机小分子光稳定剂对POM进行改性，通过偏光显微镜（PLM），扫描电子显微镜（SEM），广角X射线衍射仪（WAXD），差示扫描量热分析法（DSC）和力学性能测试等方法，研究了它们对POM的结晶行为、力学性能和抗紫外光能力的影响。结果表明：与TiO2粒子和有机小分子光稳定剂相比，聚丙烯酸酯／TiO2复合粒子使POM球晶变得更小，结晶度更低；复合粒子与POM的相容性更好，可显著提高POM的耐光氧老化性能，经紫外光辐照500h后，未改性POM的断裂伸长率从辐照前的49.58％下降为26.52％，保持率仅53.5％，3％复合粒子改性POM的断裂伸长率从辐照前的66.66％降为55.60％，保持率达83.4％；未改性POM的缺口冲击强度从辐照前的5.81 kJ／m2下降为2.00 kJ／m2，保持率仅34.4％，3％复合粒子改性POM的缺口冲击强度从辐照前的5.92 kJ／m2下降为4.58 kJ／m2，保持率为77.4％；复合粒子改性POM的抗紫外光性能优于TiO2粒子和有机小分子光稳定剂改性POM。通过SEM、DSC、以及流变性能和力学性能测试等方法，探讨了聚丙烯酸酯／TiO2复合粒子在提高聚氯乙烯（PVC）光稳定性能方面的可行性，结果表明复合粒子能有效提高PVC的抗紫外光能力。进一步采用高压毛细管流变仪、凝胶渗透色谱仪（GPC）、动态热机械分析仪（DMA）、色度仪、万能材料试验机等深入系统地研究了试样的流变性能、力学性能及抗紫外光能力，重点分析了经紫外光辐照前后试样的结构和性能的变化。研究结果表明：一定量的聚丙烯酸酯／TiO2复合粒子能改善PVC的加工流动性能，且能提高PVC冲击强度，有效改善PVC的抗紫外光性能。经紫外光辐照后，复合粒子改性PVC微观裂纹较少，分子链断链较少，分子量变化较小，试样分子量从10.3万下降到8.64万，分子量分布从1.97变为2.21，而未加复合粒子的PVC分子量从11.5万下降到6.31万，分子量分布从1.81变为2.66；复合粒子改性PVC的冲击强度从7.14 kJ·m-2变为6.60 kJ·m-2，保持率达到92.4％，而未改性PVC的冲击强度从1.90 kJ·m-2变为1.60 kJ·m-2，保持率只有84.2％；复合粒子改性PVC的黄色指数增加值（10.04）小于未改性PVC（12.91）。将聚丙烯酸酯／TiO2复合粒子应用于PP，ABS，PVC／ABS合金，探讨了复合粒子对它们的结构与性能的影响。通过对试样经紫外光辐照前后的力学性能、分子量及其分布变化等进行比较，发现复合粒子对PP，ABS的光稳定作用较好，而对PVC／ABS合金的光稳定作用不明显。将复合粒子应用于PP、ABS、PVC／ABS合金还需要更深入的研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 高分子材料的光老化
• 1.2 高分子材料的光稳定化
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文研究目标和研究内容
• 1.4.1 本文研究目标
• 1.4.2 本文研究内容
• 2复合粒子'>1.5 聚丙烯酸酯/TiO₂复合粒子
• 2复合粒子的光稳定作用原理'>1.5.1 聚丙烯酸酯/TiO₂复合粒子的光稳定作用原理
• 2复合粒子的结构与性能'>1.5.2 聚丙烯酸酯/TiO₂复合粒子的结构与性能
• 2复合粒子在提高聚甲醛光稳定性方面的作用研究'>第二章 聚丙烯酸酯/TiO₂复合粒子在提高聚甲醛光稳定性方面的作用研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料与试剂
• 2.2.2 试样的制备
• 2.2.3 紫外光辐照试验
• 2.2.4 表征与测试
• 2.3 结果与讨论
• 2复合粒子对POM结构的影响'>2.3.1 聚丙烯酸酯/TiO₂复合粒子对POM结构的影响
• 2复合粒子对POM力学性能的影响'>2.3.2 聚丙烯酸酯/TiO₂复合粒子对POM力学性能的影响
• 2复合粒子对POM抗紫外光性能的影响'>2.3.3 聚丙烯酸酯/TiO₂复合粒子对POM抗紫外光性能的影响
• 2.4 小结
• 2复合粒子在提高聚氯乙烯光稳定性方面的作用研究'>第三章 聚丙烯酸酯/TiO₂复合粒子在提高聚氯乙烯光稳定性方面的作用研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料与试剂
• 3.2.2 试样的制备
• 3.2.3 紫外光辐照试验
• 3.2.4 表征与测试
• 3.3 结果与讨论
• 2复合粒子在提高PVC光稳定性方面的可行性研究'>3.3.1 聚丙烯酸酯/TiO₂复合粒子在提高PVC光稳定性方面的可行性研究
• 2复合粒子在提高PVC光稳定性方面的深入研究'>3.3.2 聚丙烯酸酯/TiO₂复合粒子在提高PVC光稳定性方面的深入研究
• 3.3.2.1 复合粒子对PVC加工流变性能的影响
• 3.3.2.2 复合粒子对PVC力学性能的影响
• 3.3.2.3 复合粒子对PVC抗紫外光性能的影响
• 3.4 小结
• 2复合粒子在提高PP、ABS和PVC/ABS合金光稳定性方面的作用研究'>第四章 聚丙烯酸酯/TiO₂复合粒子在提高PP、ABS和PVC/ABS合金光稳定性方面的作用研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料与试剂
• 4.2.2 试样的制备
• 4.2.3 紫外光辐照试验
• 4.2.4 表征与测试
• 4.3 结果与讨论
• 2复合粒子在提高PP光稳定性方面的作用研究'>4.3.1 聚丙烯酸酯/TiO₂复合粒子在提高PP光稳定性方面的作用研究
• 2复合粒子在提高ABS光稳定性方面的作用研究'>4.3.2 聚丙烯酸酯/TiO₂复合粒子在提高ABS光稳定性方面的作用研究
• 4.3.2.1 复合粒子对经紫外光辐照前后试样力学性能变化的影响
• 4.3.2.2 复合粒子对经紫外光辐照前后试样分子量及分子量分布变化的影响
• 2复合粒子在提高PVC/ABS光稳定性方面的作用研究'>4.3.3 聚丙烯酸酯/TiO₂复合粒子在提高PVC/ABS光稳定性方面的作用研究
• 4.3.3.1 复合粒子对试样加工流变性能的影响
• 4.3.3.2 复合粒子对经紫外辐照光前后试样力学性能变化的影响
• 4.4 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 作者在读期间发表论文及专利申请情况
• 致谢