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

论文摘要

本文应用辐射硫化原理、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CaCO3和PVC／UFPR／Na-MMT三元纳米复合材料。并首次深入系统地研究了UFPR、UFPR／纳米CaCO3和UFPR／Na-MMT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，但能够良好地分散在PVC基体中，并提高了PVC复合材料的综合性能，这对通用高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γ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相容性好的UFPR就能够均匀地分散在PVC基体中。 采用三种丁腈粉末橡胶P-248、P-6387和P-26（粒径分别为150nm、90nm和70nm，丙烯腈含量分别为33％、33％和26％）制备了新型硬质PVC／NBR-UFPR二元复合材料PVC-1、PVC-2和PVC-3。透射电镜（TEM）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，从而使NBR-UFPR颗粒与PVC相间的界面积远远大于传统的PVC／弹性体共混物。增大的相界面积和界面作用力束缚了PVC分子链段的运动，提高了PVC的玻璃化转变温度（Tg）。与纯PVC的Tg相比，PVC-2的Tg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-3的缺口冲击强度由纯PVC的3.1kJ／m2增加到6.3kJ／m2。

论文目录

• 第一章 文献综述
• 1.1 选题的背景、意义
• 1.2 硬质PVC的改性研究
• 1.3 硬质PVC的共混增韧改性
• 1.3.1 硬质PVC的共混增韧机理
• 1.3.1.1 弹性体增韧机理
• 1.3.1.2 有机刚性粒子增韧机理
• 1.3.1.3 无机刚性粒子增韧机理
• 1.3.1.4 纳米粒子增韧机理
• 1.3.2 硬质PVC／弹性体共混体系的增韧改性
• 1.3.2.1 硬质PVC／橡胶共混体系的增韧改性
• 1.3.2.2 硬质PVC／热塑性弹性体共混体系的增韧改性
• 1.3.3 硬质PVC／刚性粒子共混体系的增韧改性
• 1.3.3.1 硬质PVC／有机刚性粒子共混体系的增韧改性
• 1.3.3.2 硬质PVC／无机刚性粒子共混体系的增韧改性
• 1.3.4 纳米无机粒子增韧改性硬质PVC的研究
• 1.3.4.1 纳米无机粒子及其特性
• 1.3.4.2 硬质PVC／无机纳米复合材料的制备方法
• 3复合材料的研究'>1.3.4.3 硬质PVC／纳米CaCO₃复合材料的研究
• 1.3.4.4 硬质PVC／粘土纳米复合材料的研究
• 1.3.4.5 硬质PVC／硅灰石纳米复合材料的研究
• 1.3.5 硬质PVC三元共混体系的增韧改性
• 1.3.5.1 硬质PVC／弹性体／有机刚性粒子（ROF）三元共混体系
• 1.3.5.2 硬质PVC／弹性体／无机刚性粒子（RIF）三元共混体系
• 1.4 硬质PVC的耐热性研究
• 1.4.1 硬质PVC／耐热性高聚物复合材料的改性研究
• 1.4.2 硬质PVC／无机粒子复合材料的耐热性能研究
• 1.4.3 共聚法制备耐热性硬质PVC的研究
• 1.4.4 氯化法制备耐热性硬质PVC的研究
• 1.4.5 交联法制备耐热性硬质PVC的研究
• 1.5 粉末橡胶的研究进展
• 1.6 超细全硫化粉末橡胶及其应用
• 参考文献
• 第二章 超细全硫化粉末橡胶对硬质PVC的改性研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 实验加工设备及型号
• 2.2.3 PVC／NBR-UFPR二元复合材料的制备
• 2.2.3.1 NBR-UFPRs的制备
• 2.2.3.2 PVC／NBR-UFPR复合材料的制备
• 2.2.4 测试样品制备
• 2.2.5 性能测试与表征
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 PVC／NBR-UFPR二元复合材料的形态分析
• 2.3.1.1 PVC／NBR-UFPR二元复合材料的TEM分析
• 2.3.1.2 PVC／NBR-UFPR二元复合材料冲击断裂面的SEM分析
• 2.3.2 PVC／NBR-UFPR二元复合材料的性能研究
• 2.3.2.1 PVC／NBR-UFPR二元复合材料的力学性能
• 2.3.2.2 PVC／NBR-UFPR二元复合材料的动态热力学性能
• 2.3.2.3 PVC／NBR-UFPR二元复合材料的热失重分析
• 2.3.2.4 PVC／NBR-UFPR二元复合材料的流变性能
• 2.3.2.5 PVC／NBR-UFPR二元复合材料的燃烧性能
• 2.3.3 PVC／ACM-UFPR二元复合材料的性能研究
• 2.3.3.1 PVC／ACM-UFPR二元复合材料的制备方法
• 2.3.3.2 PVC／ACM-UFPR二元复合材料的微观形态结构与性能
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 3复合体系对硬质PVC的改性研究'>第三章 超细全硫化粉末橡胶／纳米CaCO₃复合体系对硬质PVC的改性研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 实验加工设备及型号
• 3三元复合材料的制备'>3.2.3 PVC／NBR-UFPR／纳米CaCO₃三元复合材料的制备
• 3复合粉末体系的制备'>3.2.3.1 NBR-UFPR／纳米CaCO₃复合粉末体系的制备
• 3.2.3.2 PVC／NBR-UFPR／NCC三元纳米复合材料的制备
• 3.2.4 测试样品制备
• 3.2.5 性能测试与表征
• 3.3 结果与讨论
• 3在UFPR／NCC复合粉末体系中的分散'>3.3.1 纳米CaCO₃在UFPR／NCC复合粉末体系中的分散
• 3.3.2 PVC／NBR-UFPR／NCC三元纳米复合材料的微观形态研究
• 3.3.3 PVC／NBR-UFPR／NCC三元纳米复合材料的动态力学性能
• 3.3.4 PVC／NBR-UFPR／NCC三元纳米复合材料的力学性能
• 3.3.5 PVC／NBR-UFPR／NCC三元纳米复合材料的热稳定性
• 3对PVC三元纳米复合材料流变性能的影响'>3.3.6 纳米CaCO₃对PVC三元纳米复合材料流变性能的影响
• 3对PVC三元纳米复合材料燃烧性能的影响'>3.3.7 纳米CaCO₃对PVC三元纳米复合材料燃烧性能的影响
• 3.3.8 PVC／ACM-UFPR／NCC三元纳米复合材料的性能研究
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 超细全硫化粉末橡胶／钠基蒙脱土复合体系对硬质PVC的改性研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 实验加工设备及型号
• 4.2.3 PVC／NBR-UFPR／Na-MMT三元纳米复合材料的制备
• 4.2.3.1 NBR-UFPR／Na-MMT复合粉末体系的制备
• 4.2.3.2 PVC／NBR-UFPR／NCC三元纳米复合材料的制备
• 4.2.4 测试样品制备
• 4.2.5 性能测试与表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 剥离型Na-MMT在PVC／P-26／MMT三元纳米复合材料中的研究
• 4.3.1.1 PVC／P-26／MMT三元纳米复合材料的微观形态分析
• 4.3.1.2 X射线衍射分析在钠基蒙脱土研究中的应用
• 4.3.2 PVC／P-26／MMT三元纳米复合材料动态力学性能的研究
• 4.3.2.1 PVC／P-26／MMT三元纳米复合材料的储能模量
• 4.3.2.2 PVC／P-26／MMT三元纳米复合材料的耐热性能
• 4.3.3 PVC／P-26／MMT三元纳米复合材料的力学性能
• 4.3.4 PVC／P-26／MMT三元纳米复合材料的热稳定性
• 4.3.5 PVC／P-26／MMT三元纳米复合材料的燃烧性能
• 4.3.6 PVC／P-26／MMT三元纳米复合材料的流变性能
• 4.3.7 PVC／ACM-UFPR／MMT三元纳米复合材料的性能研究
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 结束语
• 读博期间发表论文的情况
• 致谢