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小分子交联剂与橡胶对废旧PVB膜片的改性研究

2020-12-11阅读(476)

小分子交联剂与橡胶对废旧PVB膜片的改性研究

论文摘要

聚乙烯醇缩丁醛(Polyvinyl butyral, PVB)是由聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol, PVA)与丁醛在酸催化下经缩醛反应制备的树脂。高粘度的PVB树脂被增塑后加工而成的PVB膜片广泛应用于汽车安全玻璃、高层建筑及太阳能光伏电池等领域。随着这些领域的快速发展,大量的PVB膜片废旧料产生。焚烧与填埋废料不仅造成浪费,而且导致严重的环境问题。因此,对废旧PVB膜片的回收再利用研究已成为废旧塑料再生领域研究的一个新方向。工业上常利用大分子之间的交联反应来获得高性能的材料。由于缩醛化反应不能完全进行,PVB大分子链上含有一定量的羟基。利用交联剂与其发生反应,通过控制交联剂种类、用量、加工工艺条件等因素,有可能制备出具有一定交联结构的材料,在增加PVB膜片物理机械性能的同时降低其粘附力,改善其加工性。另外,由于强烈的氢键作用,PVB膜片在室温下具有一定的粘弹性,其加工温度与橡胶较为匹配,与橡胶共混有可能拓展废旧PVB膜片的应用领域。基于此,本文研究了几种不同来源的废旧PVB的化学组成、加工流动性、热稳定性以及力学性能,确定了本文中所选用的废旧PVB膜片类型；利用转矩流变仪考察了PVB膜片与硼砂及硼酸熔融共混过程,制备了PVB膜片与马来酸酐(MAH)及甲苯二异氰酸酯(TDI)的挤出物,对这些产物的熔体流动速率、力学性能、热稳定性及溶解性能进行了表征。分别制备了废旧PVB膜片与三元乙丙橡胶(EPDM)、丁腈橡胶(NBR)、丁苯橡胶(SBR)和再生橡胶(RR)的共混物,考察了橡胶种类对共混物的力学性能、热稳定性和熔体流动性的影响；同时研究了EPDM含量对PVB/EPDM共混物性能的影响。得到了如下结果和结论：(1)利用正己烷可提取出PVB膜片中的增塑剂；增塑剂为三甘醇二异辛酸酯。(2)四种废旧PVB膜片均具有加工流动性并保持较好的力学强度。其中未经使用过的德国PVB边角料(GPVB)加工流动性和综合力学性能最好,其增塑剂含量为28.5wt%,羟基含量为0.38mol/100gPVB树脂。(3)熔融加工中,硼砂、硼酸、MAH与TDI等少量的交联剂均能与GPVB发生局部化学交联反应,可使GPVB的MFR明显降低,。(4)硼砂、硼酸、MAH与TDI等交联剂的加入对GPVB的力学性能影响较为明显。GPVB/MAH系列的综合力学性能最佳,当MAH用量为0.3wt%时,撕裂强度达到纯GPVB的1.56倍。随着交联剂含量增加,GPVB/硼砂系列共混时间为600s时,共混物的拉伸强度变化不大、断裂伸长率呈下降趋势,撕裂强度先随硼砂含量增加先升高后降低；共混时间为900s时,共混物拉伸强度变化不明显,断裂伸长率和撕裂性能均下降；TDI的加入使共混物拉伸强度、断裂伸长率下降,撕裂性能增加；硼酸的加入使共混物的力学性能下降。(5)硼砂、MAH、TDI的加入能提高共混物的热稳定性,硼酸的加入对共混物的热稳定性有不利影响。(6)相比于SBR、NBR、RR, EPDM的引入可以明显改善GPVB的力学性能、加工性能和热稳定性。其中EPDM质量份数为2wt%的共混物综合性能最优,24℃下其拉伸强度和撕裂强度分别为纯GPVB的1.04倍和1.38倍；起始分解温度比纯GPVB提高30℃。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 引言
  • 第一章 文献综述与本工作的研究思路
  • 1.1 PVB概述
  • 1.2 PVB的物理、化学性能
  • 1.2.1 PVB的物理性能
  • 1.2.2 PVB的化学性能
  • 1.3 PVB的合成
  • 1.4 PVB树脂的应用
  • 1.4.1 用作安全玻璃中间膜
  • 1.4.2 在涂料行业中的应用
  • 1.4.3 在胶粘剂行业的应用
  • 1.4.4 在纤维加工方面的应用
  • 1.4.5 在铝箔纸上的应用
  • 1.4.6 其它
  • 1.5 PVB共混改性研究现状
  • 1.5.1 PVB与高聚物的共混
  • 1.5.2 PVB作为胶粘剂和涂料
  • 1.5.3 PVB与无机材料共混
  • 1.5.4 PVB作为膜材料
  • 1.5.5 PVB制作电磁材料
  • 1.6 废旧PVB膜片的再应用研究
  • 1.6.1 废旧PVB膜片作增韧剂
  • 1.6.2 废旧PVB脱色再回收利用的应用
  • 1.6.3 废旧PVB作为防水卷材和屋顶材料
  • 1.6.4 废旧PVB做胶
  • 1.6.5 废旧PVB与皮革纤维共混
  • 1.7 PVB热性能的研究
  • 1.8 本工作研究思想与研究内容
  • 第二章 不同来源废旧PVB膜片的结构组成与性能研究
  • 2.1 实验部分
  • 2.1.1 主要原材料
  • 2.1.2 主要仪器设备
  • 2.1.3 增塑剂的提取
  • 2.1.4 PVB大分子链上羟基含量的测定
  • 2.1.5 GPC测分子量
  • 2.1.6 力学性能测试
  • 2.1.7 红外分析
  • 2.1.8 熔体流动速率的测定
  • 2.1.9 热稳定性的表征
  • 2.2 结果与讨论
  • 2.2.1 废旧PVB膜片的增塑剂含量与种类
  • 2.2.2 废旧PVB分子量和大分子链中羟基的含量
  • 2.2.3 废旧PVB膜片的热稳定性分析
  • 2.2.4 废旧PVB膜片的MFR
  • 2.2.5 不同废旧PVB膜片的力学性能
  • 2.3 结论
  • 第三章 小分子交联剂对GPVB的改性研究
  • 3.1 实验部分
  • 3.1.1 原材料
  • 3.1.2 主要仪器设备
  • 3.1.3 实验工艺及配方
  • 3.1.4 力学性能测试
  • 3.1.5 熔体流动速率的测定
  • 3.1.6 热稳定性的表征
  • 3.1.7 红外表征
  • 3.1.8 溶解性能
  • 3.2 结果与讨论
  • 3.2.1 共混过程中物料转矩及温度随时间的变化
  • 3.2.2 硼砂及硼酸含量对共混物熔体流动速率的影响
  • 3.2.3 硼砂及硼酸含量对共混物力学性能的影响
  • 3.2.4 共混物红外光谱和溶解性能
  • 3.2.5 硼砂及硼酸对共混物热稳定性的影响
  • 3.2.6 GPVB与MAH及TDI在双螺杆中的挤出情况
  • 3.2.7 MAH及TDI含量对GPVB熔体流动速率的影响
  • 3.2.8 共混物的红外光谱分析和溶解性能
  • 3.2.9 不同MAH、TDI用量共混物的力学性能
  • 3.2.10 MAH及TDI对共混物热稳定性的影响
  • 3.2.11 共混物的加工性能
  • 3.3 结论
  • 第四章 橡胶对GPVB的改性研究
  • 4.1 实验部分
  • 4.1.1 实验原料
  • 4.1.2 主要仪器设备
  • 4.1.3 GPVB/橡胶共混物的制备
  • 4.1.4 力学性能测试
  • 4.1.5 热稳定性的表征
  • 4.1.6 熔体流动速率测试
  • 4.1.7 微观形态观察
  • 4.2 结果与讨论
  • 4.2.1 橡胶种类对GPVB/橡胶共混物力学性能的影响
  • 4.2.2 橡胶种类对GPVB/橡胶共混物熔体流动性的影响
  • 4.2.3 橡胶种类对GPVB/橡胶共混物热稳定性的影响
  • 4.2.4 橡胶种类对GPVB/橡胶共混物加工性能的影响
  • 4.2.5 EPDM用量对GPVB/EPDM共混物力学性能的影响
  • 4.2.6 EPDM对GPVB热稳定性的影响
  • 4.2.7 PVB/EPDM共混物微观形态
  • 4.3 结论
  • 5 参考文献
  • 在校期间发表的论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

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