宋洲畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告

1、宋洲畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告Document number : NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告題 目P V C填充改性填料的篩選與評(píng)價(jià)學(xué) 院化 學(xué) 與 化 工 學(xué) 院專業(yè)及班級(jí)化學(xué)工程與工藝化工0 8 0 2班姓 名宋洲學(xué) 號(hào)4 _指導(dǎo)教師李 侃 社 牛 紅 梅日 期2012 年 3 月 7 日西安科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告題目PVC填充改性填料的篩選與評(píng)價(jià)選題類 型PVC高性能化、 功能化研究、選題依據(jù)(簡(jiǎn)述國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、生產(chǎn)需求狀況，說(shuō)明選題目的、意 義，列出主要參考文獻(xiàn))：1、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀： :彈性體增韌PVC的研究已經(jīng)從使用一種改性

2、劑發(fā)展到使用兩種或更多 種的改性劑共同增韌PVC,即從二元體系向多元體系發(fā)展或者與其他材料 進(jìn)行復(fù)合后在進(jìn)行增韌。 由于RF具有增韌增強(qiáng)的雙重效應(yīng)，大部分研究者已經(jīng)從采用彈性體作 PVC的增韌劑轉(zhuǎn)變到用RF作為PVC的增韌劑，或者先采用彈性體將PVC調(diào) 至脆韌轉(zhuǎn)變附近，然后再用RF對(duì)PVC進(jìn)行増韌改性，研究表明后者的改性 效果更佳。而對(duì)RIF增韌的研究多趨向于納米級(jí)的。(3増韌機(jī)理的研究：目前對(duì)彈性體増韌PVC,人們普遍接受的是“剪切屈 服一銀紋化理論”，而對(duì)于ROF増韌PVC,人們大多接受“冷拉理論”。但對(duì) 于各種理論目前仍局限于定性分析，而無(wú)系統(tǒng)的定量分析理論。相容性的研究：無(wú)論彈性體還是

3、RF增韌PVC,共混體系的相容性都起 著至關(guān)重要的作用，人們對(duì)聚合物之間相容性的研究也較為重視，其理論 已趨于完善。改進(jìn)聚合物之間相容性主要是靠増容劑，目前人們已開(kāi)發(fā)出 多種多樣,適用于各種體系的増容劑。(相態(tài)結(jié)構(gòu)的研究：借肋于光學(xué)與電子顯微鏡以及相應(yīng)的染色技術(shù)等形 態(tài)觀察技術(shù)，人們對(duì)材料的斷口形貌進(jìn)行細(xì)致觀察，從而對(duì)共混體系的微 觀相態(tài)結(jié)構(gòu)有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。2、文獻(xiàn)綜述：聚氯乙烯(PVC)樹(shù)脂是世界上最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的塑料品種之一，其 產(chǎn)量?jī)H次于聚乙烯(PE)而居于世界樹(shù)脂產(chǎn)量的第2位。由于其價(jià)格低廉，原 材料來(lái)源廣泛，具有難燃、耐磨、抗化學(xué)腐蝕、電絕緣性能優(yōu)良和機(jī)械強(qiáng) 度高等優(yōu)點(diǎn)，因而

4、在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、日用品、包裝以及電力等方面具 有廣泛的應(yīng)用。但PVC由于分子鏈極性較強(qiáng)，對(duì)外顯示出一定的脆性，屬于 脆性材料,這一缺點(diǎn)嚴(yán)重限制了PVC的進(jìn)一步發(fā)展和廣泛應(yīng)用，因此對(duì)PVC 增韌改性研究，一直是眾多研究者和廠家追求的目標(biāo)。PVC增韌改性方法 主要有物理改性和化學(xué)改性2種。物理改性主要有以下2種方式：剛性粒 子增韌、彈性體增韌和復(fù)合粒子增韌。剛性粒子增韌無(wú)機(jī)剛性粒子(RIF)由于納米粒子獨(dú)特的“表面效應(yīng)、“體積效應(yīng)”和“量子效應(yīng)”等，使得其在 基體中分散良好的前提下，可同時(shí)達(dá)到增韌、增強(qiáng)的效果，因此，無(wú)機(jī)剛性 粒子研究較多的是納米級(jí)RIF。焦其帥等111用針形納米碳酸鈣改性PV

5、C,結(jié)果表明：將改性針形納米碳 酸鈣填充到聚氯乙烯(PVC)材料中，得到的復(fù)合材料與為填充改性針形 納米碳酸鈣的PVC相比，添加5份改性針形碳酸鈣的PVC復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度 提高了 10%、沖擊強(qiáng)度提高了7% ；掃描電子顯微鏡分析顯示，改性針形 納米碳酸鈣在PVC體系中分散均勻、沖擊試樣斷面和拉伸試樣斷面均呈現(xiàn) 明顯的韌性斷裂特征。丁勝春等乂人研究了納米高嶺土在PVC中的應(yīng)用.通過(guò)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化出最佳 配方：高嶺土含量8%、偶聯(lián)劑用量、穩(wěn)定劑用量、增塑劑用量10%。 此時(shí)材料的拉伸強(qiáng)度達(dá)54 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率為120%,無(wú)缺口沖擊強(qiáng)度為 43 kJ/m2o改性后的高嶺土起到了增強(qiáng)、増韌的雙重作用.達(dá)

6、到了預(yù)期效 果。閆平科等選用鈉基蒙脫土和3種烷基季鞍鹽改性的蒙脫土，采用熔融 共混的方法制備聚氯乙烯/蒙脫土納米復(fù)合材料，并研究了蒙脫土種類和 用量對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，3種復(fù)合材料均具有插層型 結(jié)構(gòu)，有機(jī)蒙脫土含量小于時(shí)，復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能均有明顯提 高，有機(jī)蒙脫土用量大于以后，材料的力學(xué)性能降低。王平華1,1等人采用RAFT活性聚合方法在碳納米管表面接枝上聚合物鏈， 然后與PVC通過(guò)熔融共混方法復(fù)合制備了碳納米管/PVC納米復(fù)合材料。對(duì) 復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與拉伸強(qiáng)度進(jìn)行了表征研究，表明接枝聚合物鏈的碳納米 管顯著提高了 PVC的拉伸強(qiáng)度。另外比較新穎的課題研究是：董雪波等15

7、1研究了木質(zhì)素/PVC復(fù)合材料的 力學(xué)性能，并利用掃描電鏡分析了木質(zhì)素與PVC混合后的微觀特征。與傳 統(tǒng)的人造板相比，木質(zhì)素/PVC復(fù)合材料具有無(wú)甲醛釋放，力學(xué)性能好，能 充分利用廢棄物，并可循環(huán)再利用等特點(diǎn)的新的環(huán)保型復(fù)合材料。還有張 友新探討了活化鹽泥（SM）對(duì)聚氯乙烯（PVC）的穩(wěn)定機(jī)理，并將以 SM為填料的PVC用于制造多空PVC管材，試驗(yàn)結(jié)果表明:與傳統(tǒng)的輕質(zhì)碳酸 鈣做填料的PVC相比，以SM作填料的PVC制造的多空材料具有較好的力學(xué) 性能。以上兩項(xiàng)對(duì)政府提出的“低碳”“減排”政策上，都有很大的實(shí)際意 義。有機(jī)剛性粒子（ROF）有機(jī)剛性粒子與PVC相容性差，常加入一定量的CPE、AB

8、S、MBS等作為增 容劑。吳其曄等人171 SPMMA基核-殼&型有機(jī)剛性粒子增韌改性 PVC/CPE體系的研究中比較了SAN、高流動(dòng)性SAN、PS、ASA、ACR、PMMA 6種有機(jī)剛性粒子改性PVC/CPE體系的效果，粒子的用量均為3份，測(cè)得其力 學(xué)性能,PMMA的増韌效果最為顯著，且拉伸行為均顯示出韌性材料的拉伸 特征。J. Borek等人研究了 PMMA、PS、SAN等有機(jī)剛性粒子對(duì)PVC性 能的改性，發(fā)現(xiàn)不同粒子改性效果不同,PS的增韌效果最好，而PMMA的増 韌增強(qiáng)效果最佳。最近幾年對(duì)有機(jī)剛性粒子的研究很少，大多是與無(wú)機(jī)填 料或者彈性體填料進(jìn)行復(fù)合后進(jìn)行填充使用，而這無(wú)疑増加了成本

9、的預(yù) 算。彈性體增韌PVC與彈性體共混増韌改性是目前研究最多、理論也較為成熟的一種增韌 方法，這里就不在贅述，以下自作簡(jiǎn)單枚舉?？偨Y(jié)諸多研究者的研究，用 于增韌PVC的彈性體主要有代表“網(wǎng)絡(luò)增韌機(jī)制的NBR、CPE、EVA、TPU和 代表“剪切-屈服銀紋化”機(jī)制的ABS、MBS、ACR等。PVC/NBR 體系NBR是増韌PVC最早商品化的改性劑，因其耐油、耐老化、耐腐蝕且與PVC 相容性好等優(yōu)點(diǎn)而倍受青睞。張永海等人研究了NBR用量對(duì)PVC斷裂情 形與力學(xué)性能之間關(guān)系的影響，發(fā)現(xiàn)NBR作為一種彈性體改性劑彈性較好， NBR相形成包裹有PVC的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，并分散于PVC連續(xù)相中形成“海-島”結(jié) 構(gòu)

10、。隨著NBR用量的増加,共混界面均勻程度逐漸增加，應(yīng)力發(fā)白區(qū)（即“銀 紋”）逐漸增加，分形維數(shù)也同時(shí)増加。并且研究發(fā)現(xiàn)了材料的分形維數(shù)與 材料的力學(xué)性能變化一致。當(dāng)NBR達(dá)到29份時(shí)，分形維數(shù)達(dá)到最大，力學(xué)性 能也較大。PVC/CPE 體系CPE通常用PE懸浮法制備,形成已氯化和未氯化的嵌段結(jié)構(gòu)。根據(jù)CPE含 氯量的不同，其性能差異較大。當(dāng)含氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0 15%時(shí)為塑料,16% 24%時(shí)為彈性塑料,25% 50%時(shí)為彈性體,51% 60%為半彈性的皮革料， 61% 73%時(shí)是脆性材料。由于PVC中含氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為56. 8% ,所以用CPE 來(lái)改性PVC, CPE的含氯量必須適合，既能與基體很

11、好地相容,又具有很好的 彈性問(wèn)o余穎等人問(wèn)把CPE作為第3組分加入到PVC/NBR共混體系中，通 過(guò)對(duì)共混物的Tg的測(cè)定，發(fā)現(xiàn)CPE對(duì)共混體系起到了協(xié)同作用，它協(xié)助使 PVC與NBR相容得更好，以此提出了“三相微溶型界限層。PVC/EVA 體系EVA是乙烯與醋酸乙烯醋共聚而成的一種橡膠彈性體。EVA對(duì)PVC的增韌 機(jī)理剪切帶約占90%,銀紋化約占10%,適當(dāng)數(shù)量的孔穴化也有利于材料的増 韌1131 o EVA是乙烯與醋酸乙烯酯共聚而成的一種橡膠彈性體，醋酸乙烯酯 含量會(huì)影響到EVA與PVC 的相容性。當(dāng)EVA質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6% 8%時(shí)，共混物的沖擊強(qiáng)度提高最明顯； 當(dāng)EVA質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7. 5%時(shí),

12、EVA成為連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),體系沖擊強(qiáng)度最大。隨 EVA含量增加，體系的沖擊性能、加工性能和熱/光穩(wěn)定性增加，而模量、強(qiáng) 度和熱變形溫度則下降冋。段玉豐通過(guò)TEM、SEM研究了 EVA對(duì)PVC體 系沖擊性能的影響，當(dāng)EVA質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2. 5%時(shí),材料呈現(xiàn)兩相結(jié)構(gòu),EVA粒 子無(wú)規(guī)地分散在PVC基體中；當(dāng)EVA質(zhì)量分?jǐn)?shù)増加到7. 5%時(shí),EVA形成致密 的分散相，體系的沖擊性能最佳。復(fù)合材料増韌體系RF雖可同時(shí)提高PVC的韌性和強(qiáng)度，但其對(duì)沖擊強(qiáng)度的提高幅度有限；彈性 體可使PVC的韌性大幅度提高，卻又損害了PVC的其它性能。因此有人提出 了將二者同時(shí)使用，協(xié)同増韌PVC的方法，取得了滿意的效果。研

13、究也表明， 當(dāng)PVC具有一定初始韌性時(shí)，用RF增韌的效果要優(yōu)于其無(wú)初始韌性的改性效 果。因此，人們采用了先用橡膠等彈性體對(duì)PVC進(jìn)行“預(yù)增韌”，將PVC調(diào)至脆- 韌轉(zhuǎn)變附近，然后再用RF增韌的辦法對(duì)PVC進(jìn)行改性，取得了很大的進(jìn)展【伺O肖歡等人W探討了 TPU、熱穩(wěn)定劑、無(wú)機(jī)填料等對(duì)PVC/TPU共混材料力 學(xué)性能的影響，結(jié)果表明，PVC/TPU/改性高嶺土為80/16/4,鄰苯二甲酸 二辛酯(DOP)為8份，有機(jī)錫熱穩(wěn)定劑為3份時(shí)，綜合性能大幅度提 高：其拉伸強(qiáng)度比PVC提高了倍，斷裂伸長(zhǎng)率提高了倍，無(wú)缺口沖擊強(qiáng)度 提高了倍，熱穩(wěn)定性和加工性能也得到改善。陳韶輝1131等人以聚氯乙烯(PVC

14、)為基體，采用熔融共混法制備了 PVC/ 氯化聚乙烯(CPE)合金和PVC/ CPE( 12 phr)/碳酸鈣(CaCOs )三元復(fù)合材料， 考察了 CaCO3表面改性及改性劑含量對(duì)復(fù)合材料拉伸與沖擊力學(xué)性能的影 響。結(jié)果表明，填充CaCO3會(huì)降低復(fù)合材料拉伸屈服強(qiáng)度與沖擊韌性。對(duì) 微米CaCO3進(jìn)行表面改性，可有效限制復(fù)合材料韌性的降低。在表面改性 微米CaCO3填充量為48w t%、CPE含量為12 phr時(shí),復(fù)合材料屈服強(qiáng)度約 33 MPa,沖擊強(qiáng)度為硬質(zhì)PVC的4. 7- 5. 0倍。左建華等人研究了無(wú)機(jī)粒子經(jīng)甲苯二異氟酸酯(TDI)和丙烯酸輕丙 酯(HPA)表面修飾，分別接枝包覆聚甲

15、基丙烯酸甲酯(PMMA)層和甲 基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯(PMMA-Co-PBA)層，構(gòu)成復(fù)合粒子。研究了 它混配成聚氯乙烯(PVC)材料的力學(xué)性能和韌化機(jī)制。結(jié)果表明：其最 大拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度數(shù)值比未經(jīng)包覆處理的對(duì)照組有所提高，提高率分 別達(dá)到136%和162%。3、生產(chǎn)需求狀況我國(guó)PVC的工業(yè)生產(chǎn)已有半個(gè)世紀(jì)的歷史，尤其是進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)， 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速持續(xù)發(fā)展以及建筑業(yè)對(duì)PVC消費(fèi)的強(qiáng)烈需求，國(guó)內(nèi) PVCT業(yè)發(fā)展十分迅速。19972006年，我國(guó)PVC產(chǎn)能和產(chǎn)量的年均增長(zhǎng) 率分別高達(dá)和,遠(yuǎn)高于同期GDP的増長(zhǎng)率，也明顯高于同期石油和 化工行業(yè)的增長(zhǎng)率。尤其是近幾年受國(guó)際PVC反傾

16、銷裁定、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)供 應(yīng)不足、原油價(jià)格上漲等因素的影響，國(guó)內(nèi)PVC價(jià)格高漲，掀起了 PVC 建設(shè)高潮生產(chǎn)能力和產(chǎn)量發(fā)生了重大變化。目前，我國(guó)PVC的生產(chǎn)企 業(yè)有100多家，2003年生產(chǎn)能力只有5197 kt, 2006年達(dá)到12840kt,目前 為止，我國(guó)PVC的總生產(chǎn)能力達(dá)到15340kt/a,同比增長(zhǎng)約% 1201 o隨著PVC生產(chǎn)能力的增加，我國(guó)PVC樹(shù)脂的產(chǎn)量也不斷増加。2004 年 我國(guó)PVC樹(shù)脂的產(chǎn)量為5088kt, 2006年増加到8238 kt,同比増 加。2007年我國(guó)PVC樹(shù)脂的產(chǎn)量為kt,同比増長(zhǎng)約。其中，華東和 華北地區(qū)的產(chǎn)量約占全國(guó)總產(chǎn)量的61%.西北地區(qū)雖然PVC樹(shù)

17、脂的生產(chǎn) 廠家較少，但是憑借其原料優(yōu)勢(shì)發(fā)展迅速。目前，我國(guó)PVC消費(fèi)主要集 中在華南和華東地區(qū)，廣東、浙江、福建、山東和江蘇等省份的消費(fèi)合計(jì) 約占全國(guó)總消費(fèi)量的70%,其中，廣東和福建省市場(chǎng)需求量最大，但產(chǎn)能 不足，進(jìn)口 PVC所占比例較高；華東地區(qū)的江蘇、山東和浙江省PVC加 工工業(yè)比較發(fā)達(dá)，三省的消費(fèi)量約占國(guó)內(nèi)總消費(fèi)量的34% ；華北地區(qū)產(chǎn)銷 基本平衡。今后，隨著中西部地區(qū)開(kāi)發(fā)力度的加強(qiáng)以及大規(guī)?；A(chǔ)設(shè)施的 興建，中西部PVC的消費(fèi)量將會(huì)逐漸増加。我國(guó)PVC樹(shù)脂的消費(fèi)主要分為2大類，一是軟制品，約占總消費(fèi)量的 37%,主要包括電線電纜、各種用途的膜、鋪地材料、織物涂層、人造 革、各類軟管、

18、手套、玩具、塑料鞋以及一些專用涂料和密封件等。二是 硬制品，約占總消費(fèi)量的63%,主要包括各種型材、管材、板材、硬片和 瓶等。預(yù)計(jì)今后幾年，我國(guó)PVC樹(shù)脂的需求量將以年均約的速度增長(zhǎng)， 到2012年總消費(fèi)量將達(dá)到約13500 kt,其中，硬制品的年均增長(zhǎng)速度將達(dá) 到約7%,而在硬制品中，異型材和管材的發(fā)展速度増長(zhǎng)最快，年均増長(zhǎng) 率將達(dá)到約10%。未來(lái)我國(guó)PVC樹(shù)脂消費(fèi)將繼續(xù)以硬制品為主要發(fā)展方 向。4、選題目的及意義：聚氯乙烯樹(shù)脂，是乙烯基聚合物中最主要的品種。具有阻燃、耐腐蝕、 絕緣、耐磨損、價(jià)格低廉、原材料來(lái)源廣泛等優(yōu)良的綜合性能，但是此聚 合物具有一些缺點(diǎn)如受熱超過(guò)100/則逐漸分解釋放

19、出HC1光線作用下會(huì) 逐漸老化降解變黃軟化點(diǎn)較低，機(jī)械性能較差等。在使用的過(guò)程中， PVC也暴露出脆性大、熱穩(wěn)定性差、加工性能不佳等缺點(diǎn)，性能需要進(jìn)一 步改善提高。為提高聚氯乙烯（PVC）的物理與力學(xué)性能，人們采用多種 方法進(jìn)行改性，主要涉及增韌、増強(qiáng)、提高耐熱性、改善加工性、賦予 PVC特種功能等，對(duì)超細(xì)填料乃至納米級(jí)填料填充復(fù)合材料的研究越來(lái)越 多，納米填料將是PVC高性能化的主要發(fā)展方向。由于納米填料的表面 能較高，其在PVC中的分散性是目前研究的重點(diǎn)。對(duì)于納米級(jí)填料表面 改性、改善與PVC樹(shù)脂的粘結(jié)性是目前遇到的難題。一般就是通過(guò)表面 改性劑、偶聯(lián)劑來(lái)改善此類問(wèn)題，面對(duì)形形色色的改性劑

20、和偶聯(lián)劑，我們 需要篩選出能使納米填料分散性高且與樹(shù)脂粘結(jié)力強(qiáng)的肋劑，用來(lái)改善納 米級(jí)填料與PVC樹(shù)脂的粘結(jié)性，這樣才能使得PVC復(fù)合材料的力學(xué)性能 得以提高。另外，現(xiàn)在研究填充填料主要向微米化、納米化發(fā)展。活化鹽 泥、改性高嶺土、針形納米碳酸鈣、鈉基蒙脫土、礦物纖維、碳納米管、 納米硫酸釵等都作為填料，都對(duì)PVC性質(zhì)有很大的改善。面對(duì)種類繁多 的填料，選取最佳的填料可以對(duì)PVC的應(yīng)用范圍和應(yīng)用條件得到擴(kuò)大。 所以“PVC填充改性填料的篩選和評(píng)價(jià)”這個(gè)課題很具有現(xiàn)實(shí)意義。二、主要研究（設(shè)計(jì)）內(nèi)容、研究（設(shè)計(jì)）思路及工作方法或工作流程i 研究?jī)?nèi)容和思路：正如文獻(xiàn)綜述中所述，可見(jiàn)彈性體増韌的理論與

21、實(shí)際研究已經(jīng)非常熟練，剛性粒 子中的有機(jī)剛性粒子與PVC的相容性差，需加入一定量的增容劑（彈性體）實(shí)現(xiàn) 預(yù)增韌，然后與有機(jī)剛性粒子進(jìn)一步共混增韌，無(wú)疑増加了研究上的負(fù)扌日且性價(jià)比 不高，所以已經(jīng)很少人去研究這個(gè)方面。近幾年來(lái)，無(wú)機(jī)剛性粒子增韌得到了人們 的青睞，尤其對(duì)納米級(jí)無(wú)機(jī)剛性粒子（RIF）的研究。因?yàn)槠渚哂歇?dú)特的“表面效 應(yīng)”、“體積效應(yīng)”和“量子效應(yīng)，使得其在PVC基體中分散良好的前提下，可同時(shí) 達(dá)到増韌、增強(qiáng)的效果。因此研究納米級(jí)無(wú)機(jī)剛性填料增韌具有理論和實(shí)際意義。 另外比較新穎的研究?jī)?nèi)容也引起了我的興趣，木質(zhì)素/PVC復(fù)合材料的性能和以活 化鹽泥為填料的PVC性能改良，我覺(jué)得這樣的

22、研究課題很具有研究潛力和經(jīng)濟(jì)效 應(yīng)，在這個(gè)時(shí)時(shí)提倡“低碳”“環(huán)?！钡姆諊懈@得彌足珍貴。我提出的研究方向主要還是在納米級(jí)的無(wú)機(jī)剛性填料方面：1 碳酸鹽類代表碳酸鈣價(jià)廉易得，無(wú)毒、無(wú)刺激性、無(wú)味，色澤好，對(duì)其他顏色干擾小，易著色；硬度低，對(duì)加工設(shè)備磨損?。换瘜W(xué)穩(wěn)定性好，屬惰性填料，易干燥-以上種種優(yōu)點(diǎn)使得碳酸鈣填料受到世界各國(guó)的青睞，尤其是對(duì)超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣開(kāi) 發(fā)。因?yàn)榛钚猿?xì)重質(zhì)碳酸鈣有剛性粒子增韌的作用，而活性輕質(zhì)碳酸鈣只起到了 普通填料的作用。所以研究納米活性重質(zhì)碳酸鈣增韌很有意義。填充適當(dāng)?shù)募{米碳 酸鈣顆粒能均勻地分散在PVC基體中，動(dòng)力學(xué)分析顯示，最佳添加量為5% （質(zhì) 量分?jǐn)?shù)）時(shí)，復(fù)

23、合材料的性能得到很大改善。實(shí)際研究的有：針形納米碳酸鈣平均 直徑約為20nm.長(zhǎng)徑比為1520,研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)添加5份時(shí)，PVC體系的拉伸強(qiáng)度 達(dá)到最高，在其添加510份時(shí)，沖擊強(qiáng)度達(dá)到最高“亡分別比未添加改性針形納 米碳酸鈣的PVC提高了 10%和7% 1,1。2硅酸鹽類代表高嶺土高嶺石是一種含水鋁硅酸鹽，其晶體化學(xué)式為2A12S12O5 (OH)8或 2SiO2A12O3-2H2O o咼嶺石中的水是以一OH的形式存在的。其晶體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是 由SiO四面體層和A1(O, OH)八面體層連接而成。咼嶺石每個(gè)結(jié)構(gòu)單兀層 的O與相鄰結(jié)構(gòu)單元層的八面體層的一OH通過(guò)氫鍵相結(jié)合，使高嶺土結(jié)構(gòu)單元成 層狀堆

24、積。這種層間力由于是弱的氫鍵和范德華力，故高嶺土形態(tài)主要呈板狀，易 于沿與層面平行的方向裂開(kāi)，而被加工成超細(xì)粉。它能與許多極性分子，如HC ONH2、CH3CONH2、(NH2) 2CO等相互作用，產(chǎn)生高嶺石-極性有機(jī)分子嵌合復(fù)合體。有機(jī)分子進(jìn)入層間域，并于結(jié)構(gòu)層兩表面與氫鍵相結(jié)合，其結(jié)果一是 使高嶺土的結(jié)構(gòu)單元層厚度増大，二是改變了高嶺土的表面性質(zhì)(如親水性)等， 高嶺土的應(yīng)用領(lǐng)域由此而拓寬Q PVC材料在使用中受到環(huán)境能量的作用，穩(wěn)定 的氯原子吸收能量而振動(dòng)，CC1鍵斷裂，氯原子強(qiáng)行脫除PVC結(jié)構(gòu)中相鄰CH鍵 上的H,從而生成HC1氣體逸出，而使PVC制品破壞。由于高嶺土表面上的化學(xué)鍵 不

25、平衡，使得一些離子容易溶解進(jìn)而發(fā)生反應(yīng)。一般高嶺土晶體帶負(fù)電荷。但為了 保持電中性，必須要吸附正離子，這樣就構(gòu)成固/液界面雙電層，這種雙電層在 某種程度上能抑制氯原子的振動(dòng)，使得PVC制品穩(wěn)定性提高。3些其他材料對(duì)PVC改性的研究其他材料主要有碳納米管、礦物纖維和納米硫酸釵作為填料對(duì)PVC制品進(jìn)行填充 改性。研究發(fā)現(xiàn)，碳納米管表面接枝上聚合物鏈，然后與PVC通過(guò)熔融共混方法制 備碳納米管/PVC復(fù)合材料，表征顯示當(dāng)填充量為1%,材料拉伸強(qiáng)度提高了92.5% ,231 o納米硫酸鎖表面處理后添加到PVC基體中去，當(dāng)添加量為1%時(shí)，拉伸強(qiáng)度達(dá) 到最大值，沖擊強(qiáng)度可達(dá)純PVC的3倍以上1241。通過(guò)

26、以上介紹和價(jià)格對(duì)比，我們選擇納米級(jí)碳酸鈣、高嶺土和硫酸領(lǐng)對(duì)PVC増 強(qiáng)、增韌改性研究。研究納米級(jí)碳酸鈣、高嶺土和納米硫酸鎖對(duì)PVC的改性具有 實(shí)際意義，通過(guò)現(xiàn)代儀器分析，測(cè)試其組成，表征其結(jié)構(gòu)，測(cè)試其性能，然后做出 評(píng)價(jià)。ii 工作方法和流程：I-原料制備與精制過(guò)程(1)碳酸鈣的選擇：選擇市面上幾種粒徑不同的重質(zhì)碳酸鈣，并制備納米重質(zhì)碳酸鈣。納米重質(zhì)碳酸 鈣的制備：配置一定濃度的Ca (OH) 2溶液，并加入一定比例的晶型控制劑， 在鼓泡塔中用含CO?的氣體碳化至中性，即得到含納米碳酸鈣的漿液，通過(guò)過(guò) 濾、烘干等操作可得到納米碳酸鈣粉料，通過(guò)TEM法表征其長(zhǎng)徑比和平均直徑。高嶺土的選擇：納米高

27、嶺土的制備121 :稱取一定量的高嶺土與一定量的醋酸鉀，充分地?cái)嚢?，?之混合均勻，加入少量蒸館水，充分研磨攪拌，使樣品盡量分散、混勻。放置24 h,使醋酸鉀插層充分后直接置于馬弗爐中，于400/鍛燒lh。碳納米管的選擇與預(yù)處理：碳納米管可以選擇市場(chǎng)上有售的企業(yè)進(jìn)行購(gòu)買。由于碳納米管與聚合物基體的相 容性差碳納米管容易團(tuán)聚使得碳納米管性能的充分發(fā)揮受到了限制。所以使用時(shí) 必須對(duì)碳納米管進(jìn)行處理。選擇何種表面處理方法何種表面處理劑才能使得其與 PVC基體更好地混合成為研究的重點(diǎn)。硬脂酸鹽類、鈦酸酯類、鋁酸酯類等偶聯(lián)劑 這是三類是現(xiàn)今較常用的偶聯(lián)劑，對(duì)比這三組偶聯(lián)劑，選擇對(duì)PVC改性效果較好 的。

28、納米硫酸鈣的選擇和預(yù)處理：納米硫酸領(lǐng)選擇市售的納米硫酸領(lǐng)。處理方法同碳納米管，選擇這三種偶聯(lián)劑作 為表面處理劑處理納米硫酸鈣。(5) PVC的選擇：聚氯乙烯PVC (SG-5)寧夏齊魯石化公司2.肋劑的準(zhǔn)備和儀器選擇：(1)肋劑：偶聯(lián)劑：鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-105南京曙光化工廠稀土鋁酸酯偶聯(lián)劑XL-955辛集市華能石油化工公司硬脂酸鈣偶聯(lián)劑工業(yè)品増塑劑：鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)天津天大化學(xué)試劑廠穩(wěn)定劑：復(fù)合鉛鹽穩(wěn)定劑(三鹽，二鹽)江都三洋塑化公司 著色劑：金紅石鈦白粉LF-5001四川龍蟒鈦業(yè)有限公司潤(rùn)滑劑：石蠟工業(yè)品晶型控制劑聚氨酯TPU(58213, 58188)諾譽(yù)化工公司(2)儀器：

29、(1)平板硫化機(jī)(QLB-25D/Q)江蘇中凱橡塑機(jī)械公司(2)開(kāi)放式煉膠機(jī)(XK-160)江蘇中凱橡塑機(jī)械公司(3)沖片機(jī)(CJP-25)承德試驗(yàn)機(jī)廠(4)高速混合機(jī)SHR-10A北京塑料機(jī)械廠(5)電子控制萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)(KD-50)深圳凱強(qiáng)利公司(6)沖擊試驗(yàn)機(jī)(XJ-40A)吳忠材料試驗(yàn)機(jī)廠(7)掃描電子顯微鏡(JSM-6460LV)日本電子公司(8)熱分析系統(tǒng) 美國(guó)TA公司3. PVC復(fù)合材料制備過(guò)程：具體實(shí)施方法：(1)活化處理：因?yàn)闊o(wú)機(jī)填料與PVC基體的相容性很差，故對(duì)填料 需加入表面改性劑或者偶聯(lián)劑，提高其與PVC基體的相容性。(2)PVC復(fù)合材料的 制備：測(cè)試方法：以下測(cè)試都根據(jù)

30、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試：電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)測(cè)試共混物拉伸強(qiáng)度、 斷裂伸長(zhǎng)率；沖擊試驗(yàn)機(jī)測(cè)試無(wú)缺口沖擊性能；掃描電子顯微鏡測(cè)試納米級(jí)填料的 長(zhǎng)徑比和共混物拉伸斷面形貌。參考文獻(xiàn)：【1】 焦其帥，胡永琪等改性針形納米碳酸鈣在PVC中的應(yīng)用研究.中國(guó)塑料，2011, 25(9).【2】 丁勝春，李侃社等納米高嶺土的制備及其在PVC中的應(yīng)用西安科技大學(xué)，2009.閆平科，馬正先等.PVC/蒙脫土納米復(fù)合材料的力學(xué)性能研究中J.中國(guó)非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊,2008, (3):22-25.【4王平華，王賀宜等.碳納米管/PVC復(fù)合材料的制備及表征.高分子材料科學(xué)與工程,2008,24(1):36-38.5董雪波，李瓊

31、等木質(zhì)素/PVC復(fù)合材料的初步探索，林業(yè)機(jī)械與木工設(shè) 備，2007,35(9).6張友新，以活化鹽泥為填料的PVC材料在多孔管材中的應(yīng)用，塑料助 劑，2011,2.7吳其曄，高衛(wèi)平，王慶國(guó).PMMA基核-殼型有機(jī)剛性粒子増韌改性R- PVC/CPE韌性體J.高分子材料科學(xué)與工程,2000, 16(6): 105- 108.8J Borek, W Osoba. Influence of the Plasticization on Free Volume in Polyvinyl Chlor ide J . Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistr y, 1998, 36 (11) :1839-1845【9孫華偉，羅筑等.聚氯乙烯