畢業(yè)論文彈性體TPVC的研究

江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第第#頁(yè)共28頁(yè)隨著當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)高分子材料性能的要求越來(lái)越高，單一的聚合物已經(jīng)難以滿(mǎn)足現(xiàn)代生產(chǎn)的技術(shù)要求，對(duì)材料進(jìn)行改性，使其多樣化、多功能化也變得尤為重要。熱塑性彈性體（TPE）是一類(lèi)加工性能優(yōu)良的新型高分子彈性體材料，常溫下彈性?xún)?yōu)異、高溫下可注塑成型。它具有不需硫化、易加工、成本低、良好的可回收性等多方面技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，是目前合成橡膠領(lǐng)域前景較好的一類(lèi)產(chǎn)品。聚氯乙烯是由氯乙烯在引發(fā)劑作用下聚合而成的熱塑性材料。目前使用非常廣泛，全球使用量在合成材料領(lǐng)域中僅次于PE。近幾年，全球PVC樹(shù)脂的生產(chǎn)效益逐步增長(zhǎng)。2005年全球PVC樹(shù)脂的總生產(chǎn)總量為3599.5萬(wàn)噸，06年增長(zhǎng)約600萬(wàn)噸，07年產(chǎn)量上漲約200萬(wàn)噸，增長(zhǎng)率為5.4%。其中亞洲區(qū)域生產(chǎn)總量為2300噸/年，約占總生產(chǎn)量的53%。目前全球最大的PVC樹(shù)脂生產(chǎn)廠家是信越（Shi-Etsu）化學(xué)公司，每年產(chǎn)量可達(dá)308萬(wàn)噸，占全球PVC樹(shù)脂生產(chǎn)總量的7.1%;其次是我國(guó)的臺(tái)塑集團(tuán)，每年產(chǎn)量為289萬(wàn)噸，約占全球總生產(chǎn)量的6.7%。目前我國(guó)生產(chǎn)PVC樹(shù)脂的企業(yè)有80多家，分布在全國(guó)各個(gè)省、市、自治區(qū)，是世界上PVC樹(shù)脂生產(chǎn)的主流國(guó)家之一。2000年我國(guó)PVC樹(shù)脂生產(chǎn)總量?jī)H僅343萬(wàn)噸，之后一直以20%以上的速度穩(wěn)步增長(zhǎng)，04年我國(guó)PVC樹(shù)脂的生產(chǎn)總量高達(dá)657萬(wàn)噸，06年上漲500萬(wàn)噸，增長(zhǎng)率為32.1%。07年中國(guó)已躍居世界第一大PVC生產(chǎn)國(guó)。中國(guó)聚氯乙烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和 PVC加工工業(yè)的不斷興起，促進(jìn)了聚氯乙烯市場(chǎng)的不斷壯大。同時(shí)，我們還要不斷引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和發(fā)展理念，結(jié)合我國(guó)的具體國(guó)情，為我國(guó)的聚氯乙烯工業(yè)注入新鮮血液。我們要發(fā)揮全行業(yè)的力量，克服前進(jìn)過(guò)程中的各種困難，一定能夠在較短的時(shí)間內(nèi)趕上世界聚氯乙烯工業(yè)的先進(jìn)水平⑴。第1章概述1.1TPVC研究的意義聚氯乙烯（PolyvinylChloride,簡(jiǎn)稱(chēng)PVC）是世界上產(chǎn)量最大的塑料產(chǎn)品之一，價(jià)格便宜，應(yīng)用廣泛，是我國(guó)第一、世界第二大通用型合成樹(shù)脂材料。 PVC因其優(yōu)異的阻燃性、耐磨性、強(qiáng)度高及易于加工等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、汽車(chē)、農(nóng)業(yè)、公共事業(yè)、醫(yī)療、電力、建筑等領(lǐng)域，與聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）和ABS統(tǒng)稱(chēng)為五大通用樹(shù)脂。聚氯乙烯類(lèi)熱塑性彈性體（TPVC是以PVC為主體，通過(guò)加入填充料，穩(wěn)定劑，潤(rùn)滑劑，改變其塑料的增塑性，熱溫度性，并通過(guò)加入增塑劑手段而制成的一種新型彈性體材料。因其TPVC具有壓縮永久性小、熱穩(wěn)定性好、回彈性好、耐老化、抗油、彎曲疲勞強(qiáng)度高、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，所以日趨廣泛，對(duì) TPVC的研究也引起了國(guó)內(nèi)外研究者的重視。1.2PVC現(xiàn)狀和前景1.2.1國(guó)際消費(fèi)現(xiàn)狀聚氯乙烯（PVC）是五大熱塑性合成樹(shù)脂之一，塑料制品是最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的品種之一。PVC樹(shù)脂由于其難燃性、耐磨性、電絕緣性、較高的機(jī)械強(qiáng)度和較好的抗化學(xué)腐蝕性，同時(shí)在加工過(guò)程中可以加入化學(xué)劑或采用適當(dāng)?shù)墓に嚭驮O(shè)備生產(chǎn)出各種各樣的塑料制品，一直倍受青睞。自上世紀(jì)三十年代實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)以來(lái)， PVC樹(shù)脂以其優(yōu)異的生產(chǎn)價(jià)值和較低的價(jià)格倍受工業(yè)領(lǐng)域的重視，形成長(zhǎng)盛不衰的發(fā)展勢(shì)頭。近幾年，全球PVCW脂的消費(fèi)水平不斷提高。2001年全球PVC樹(shù)脂的總消費(fèi)水平為2700萬(wàn)噸，當(dāng)前消費(fèi)總量約3360萬(wàn)噸，全球最主要的PVC樹(shù)脂消費(fèi)區(qū)域是亞洲、歐美地區(qū)，消費(fèi)總量量約占全球PVC樹(shù)脂總消費(fèi)總量的85%其中歐美地區(qū)的消費(fèi)總量約占總消費(fèi)量的40%亞洲地區(qū)則為45%世界上貿(mào)易地區(qū)主要集中在亞洲和歐美地區(qū)的西歐，另外西歐地區(qū)的需求量最大，進(jìn)口量最大，約占全球總進(jìn)口量的三分之一；其次是亞洲地區(qū)，進(jìn)口量約占總進(jìn)口量的五分之一；目前出口量最大是亞洲地區(qū)，約占世界三分之一的份額；西歐位居第二，出口量低于亞洲兩個(gè)百分點(diǎn)。世界PVC樹(shù)脂的凈出口地區(qū)集中在中東歐、北美和亞洲地區(qū)，除此之外的其他地區(qū)均為PVC樹(shù)脂的凈進(jìn)口地區(qū)，其中凈出口量最大的是亞洲地區(qū)，中東和西歐是最大的進(jìn)口地區(qū)。1.2.2國(guó)內(nèi)消費(fèi)現(xiàn)狀近幾年，我國(guó)快速發(fā)展的公共基礎(chǔ)建設(shè)， PVC樹(shù)脂的需求量也不斷被帶動(dòng)起來(lái)。在我國(guó)，2001年P(guān)VC樹(shù)脂的表觀消費(fèi)量?jī)H僅540萬(wàn)噸，05年增加了約300萬(wàn)噸，07年持續(xù)不斷上漲，同比上漲約12%從02年到07年表觀消費(fèi)量每年以13.2%的速度增長(zhǎng)。PVC樹(shù)脂在我國(guó)的產(chǎn)品主要分為兩大類(lèi)，一是軟制品，約占總消費(fèi)量的三分之一，主要包括軟管、各種用途的薄膜、包裝帶、窗簾、坐墊、防震緩沖材料、透明片材、玩具、涼鞋以及PVC糊樹(shù)脂等。二是占總消費(fèi)量的三分之二的硬制品，主要包括各種硬板、異型管、風(fēng)道、仿木材料和代鋼建筑等。如果以年均約7.1%的速度算，到2011年P(guān)VC總需求量將達(dá)到約1351萬(wàn)噸，如此之來(lái)，其中增長(zhǎng)速率最快的將是硬制品，達(dá)到7%而在硬制品中是異型材和管材，年均增長(zhǎng)率約十個(gè)百分點(diǎn)。硬制品將成為我國(guó)未來(lái) PVC樹(shù)脂消費(fèi)發(fā)展的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。第2章實(shí)驗(yàn)部分2.1基本原料PVCSG-3唐山友氯堿有限公司鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑CZW30-ES:南京威格德塑料有限公司碳酸鈣Q/320483NJH001:常州碳酸鈣有限公司DOTP市售氯化石蠟：市售環(huán)氧脂肪酸甲酯：市售2.2試驗(yàn)主要設(shè)備高速混合機(jī)：SHR10A張家港億利塑料機(jī)械有限公司雙輥開(kāi)煉機(jī)：XH-401BE東莞市錫華檢測(cè)儀器有限公司壓片機(jī)：江都市道純?cè)囼?yàn)機(jī)械廠萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)：CMT4104，珠海市三思泰捷電氣設(shè)備有限公司2.3試驗(yàn)原理2.3.1增塑原理增塑劑是加入到高分子材料中提高可塑性同時(shí)又不改變材料本生性質(zhì)的物質(zhì)。增塑劑的主要作用：聚合物分子間的范德華力被削弱，聚合物分子鏈的移動(dòng)性被增加，聚合物分子鏈的結(jié)晶溫度降低，即提高了塑料的可塑性。塑料的斷裂伸長(zhǎng)率、回彈性和韌性都得以提高，而硬度、拉伸強(qiáng)度、可塑溫度和老化溫度都下降。按其作用原理和作用方式，增塑劑可分為內(nèi)增塑和外增塑兩類(lèi)。內(nèi)增塑：以異種單體分子進(jìn)行嵌段共聚或接枝共聚，從而降低分子間的引力，如氯乙烯和醋酸乙烯共聚。夕卜增塑：具有溶劑化能力的低分子物質(zhì)攜帶增塑劑摻入到樹(shù)脂分子間，分子間的距離被增大，樹(shù)脂分子間引力被降低，增塑的結(jié)果是分子間的作用力降低，從而達(dá)到樹(shù)脂變得更加柔軟，同時(shí)加工溫度降低的目的。實(shí)驗(yàn)所用的DOTP的增塑原理：DOTP是一種優(yōu)良環(huán)保的增塑劑，結(jié)構(gòu)上的不同，導(dǎo)致了DOTP在塑化性能略低于鄰苯二甲酸二辛酯，但是其它物理機(jī)械性能 DOP都不如DOTP，因此DOTP在應(yīng)用上更具市場(chǎng)價(jià)值。DOTP電、熱性能好，在PVC塑料中可替代DOP，是一種環(huán)保的替代品。此外，優(yōu)良的相容性被廣泛用于丙烯腈衍生物，聚乙烯醇縮丁醛、丁腈橡膠、硝酸纖維素等的增塑，同時(shí)起著增加產(chǎn)品的韌性和回彈性的作用，軟化劑這一作用主要用在丁腈橡膠、氯丁橡膠、三元乙丙橡膠等制品中。特別用在電纜料上具有較好的增塑效果和低揮發(fā)性，廣泛用于要求耐熱、高絕緣的各種制品，是生產(chǎn)耐溫70C電纜料及其它要求耐揮發(fā)PVC制品的理想增塑劑⑵。環(huán)氧脂肪酸甲酯增塑原理：環(huán)氧脂肪酸甲酯作為一種新型環(huán)保增塑劑，聚氯乙烯（PVC）樹(shù)脂的增塑劑中鄰苯二甲酸二辛酯（DOP、鄰苯二甲酸二丁酯（DBP能有效被替代。聚氯乙烯中的H—C-Cl基團(tuán)與增塑劑中的碳氧雙鍵不斷形成氫鍵,氫鍵作用力越強(qiáng)，越易塑化。環(huán)氧脂肪酸甲酯的相似相容性好，揮發(fā)性低，熱穩(wěn)定性也比較好 ⑻。與環(huán)氧植物油增塑劑相比，在生產(chǎn)無(wú)毒環(huán)保的聚氯乙烯產(chǎn)品方面環(huán)氧脂肪酸甲酯增塑劑不但能完美的代替DO戌曾塑劑，用于塑料袋、醫(yī)療器材、玩具和下水道管道等，同時(shí)也可以作為合成橡膠和纖維素樹(shù)脂的無(wú)毒增塑劑與軟化劑。 環(huán)氧脂肪酸甲酯加入到塑料制品的工藝中后，產(chǎn)品的綜合性能和耐老化性可以得到明顯提高，與鈣、鋇、鋅等金屬穩(wěn)定劑并用時(shí)，有良好的協(xié)同作用［4］。另外，其本身具有的潤(rùn)滑性、相容性和分散性都很良好，表面活性性能良好，在環(huán)氧涂料和環(huán)氧樹(shù)脂中被廣泛應(yīng)用，使其耐老化性能更加突出。氯化石蠟增塑原理：氯化石蠟分子結(jié)構(gòu)中有極性共價(jià)鍵 C-Cl鍵，與聚氯乙烯樹(shù)脂有較好的相溶性，在增塑劑系列產(chǎn)品中，氯化石蠟是輔助增塑劑或稱(chēng)非溶劑增塑劑 ⑸o指若氯化石蠟被單一使用時(shí)并無(wú)增塑作用， 但如果將它和主增塑劑一起使用時(shí)就會(huì)使塑料產(chǎn)生類(lèi)似于增塑劑效果的柔軟性能的增塑劑稱(chēng)為輔助增塑劑，所以，為了降低成本，氯化石蠟常被用作輔助增塑劑。主增塑劑的增塑性能的發(fā)揮在于氯化石蠟的合理應(yīng)用。2.3.2熱穩(wěn)定原理熱穩(wěn)定劑指加入到聚合物來(lái)改善熱穩(wěn)定性能而添加的助劑。在PVC的熱降解過(guò)程中，只生成HCI而不生成單體。熱穩(wěn)定劑在PVC的作用機(jī)理與熱降解機(jī)理同樣的非常復(fù)雜。把熱穩(wěn)定劑加入到PVC加工的工藝中可以抑制PVC的降解，這樣熱穩(wěn)定劑抑制PVC分子的降解主要途徑是通過(guò)取代不穩(wěn)定的-CI、吸收游離的HCI、與不飽和部位發(fā)生加成反應(yīng)等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。人們希望熱穩(wěn)定劑應(yīng)該具有多種功能： （1）置換不穩(wěn)定的氯原子，發(fā)生配位結(jié)合，形成穩(wěn)定的絡(luò)合物(2)吸收并中和PVC加工過(guò)程中放出的HCI,防止HCI催化降解PVC的作用，使得PVC在受熱方面更加穩(wěn)定；(3)與共軛雙鍵發(fā)生雙烯加成反應(yīng)，破壞共結(jié)構(gòu)，來(lái)抑制分解變色；(4)防止氧化，及鈍化具有催化作用的金屬氯化物；(5)最好可以防護(hù)屏蔽紫外線作用⑷。2.3.3填充劑原理實(shí)驗(yàn)用的碳酸鈣是主要是為了能提高制品某些性能， 并且在工業(yè)生產(chǎn)中成本也比較低。碳酸鈣本身化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，純度高，雜質(zhì)低，無(wú)毒性，白度高，不含鐵等易加熱變黃的雜質(zhì)。它具有：1?粒徑分布均勻；2?晶型結(jié)構(gòu)；3?吸油性好；4?分散性；5.粘度特性;6?剛性與硬度；7?電氣性能等性能⑹。工業(yè)生產(chǎn)中，加入碳酸鈣主要是為了提高塑料制品穩(wěn)定性；提高硬度和剛性；改善塑料加工性能；提高耐熱性；改進(jìn)散光性等。2.3.4潤(rùn)滑機(jī)理PVC加工用潤(rùn)滑劑按機(jī)理分為內(nèi)潤(rùn)滑劑和外潤(rùn)滑劑兩大類(lèi)。聚氯乙烯加工中缺少不了潤(rùn)滑劑，潤(rùn)滑劑和增塑劑作用機(jī)理極其類(lèi)似，但在潤(rùn)滑劑中一般碳鏈較長(zhǎng)，極性校低,這是倆者的不同之處；不同于增塑劑，增塑劑和聚氯乙烯的相容性很高，但潤(rùn)滑劑僅有少量的分子能像增塑劑一樣，滲入到聚合物分子鏈之間，只能稍微減小了分子與分子之間的相互作用力。所以聚氯乙烯發(fā)生形變時(shí)，分子鏈間不會(huì)相互阻礙移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣個(gè)體間的內(nèi)摩擦減少，降低了熔體粘度，同時(shí)流動(dòng)性得以提高，易于塑化 [9-11]。但是對(duì)于聚合物玻璃化溫度和強(qiáng)度等性能，潤(rùn)滑劑不會(huì)過(guò)度的降低?這就是和增塑劑大不相同的地方。對(duì)于外潤(rùn)滑劑，潤(rùn)滑劑本身與聚合物的相似相容性小，所以在生產(chǎn)加工中，潤(rùn)滑劑分子很輕松的從聚氯乙烯的分子間轉(zhuǎn)移到表面，并在表面處一致向某方向排列，向著金屬的是極性基團(tuán)，通過(guò)物理吸附或化學(xué)結(jié)合，該潤(rùn)滑劑不但吸附在熔融聚合物的表面，并連接到形成的潤(rùn)滑劑分子的表面層上的處理設(shè)備，模具層。 [12-13]。形成的潤(rùn)滑界面的形成，通過(guò)隔離了聚合物熔體與加工設(shè)備的接觸，降低了兩者之間的摩擦，設(shè)備上就不會(huì)粘附塑料了。潤(rùn)滑界面膜的粘度大小，它可能會(huì)影響到金屬和聚合物加工設(shè)備的粘附，粘度變大，具有大的附著力，形成良好的界面度，高效率的潤(rùn)滑；反之，則相反。而潤(rùn)滑和潤(rùn)滑粘度和界面膜，依賴(lài)于潤(rùn)滑劑的熔點(diǎn)和加工溫度。此外，較長(zhǎng)的潤(rùn)滑劑的分子鏈，越能使兩個(gè)摩擦面距離增大，獲得更大的潤(rùn)滑效果，較高的潤(rùn)滑效率。第3章實(shí)驗(yàn)過(guò)程3.1基本配方本研究主要進(jìn)行三個(gè)系列研究。一是采用PVCSG-3為基體，考察增塑劑用量對(duì)PVC彈性復(fù)合材料性能的影響，試驗(yàn)配方見(jiàn)表3-1；二是采用PVCSG-3樹(shù)脂為基體，考察填料碳酸鈣、熱穩(wěn)定劑用量對(duì)PVC彈性復(fù)合材料性能的影響，試驗(yàn)配方見(jiàn)表3-2;三是增加DOTP的量，以PVCSG-3樹(shù)脂為基體，考察氯化石蠟用量對(duì)PVC彈性復(fù)合材料性能的影響，試驗(yàn)配方見(jiàn)表3-3。另外。3組實(shí)驗(yàn)的樣品分別取一半，在80C下，老化168小時(shí)后，進(jìn)行熱老化實(shí)驗(yàn)，比較老化前后改性PVC彈性體性能的變化。表3-1 試驗(yàn)配方一單位：g厶口八編號(hào)組分123 4567PVC-SG3500500500500500500500DOTP340340340340340340340環(huán)氧脂肪酸甲酯1001001001006080120氯化石蠟100120140160140140140鈣鋅復(fù)合劑14141414141414硬脂酸3333333PE蠟6666666Ca-St3333333CaCO3300300300300300300300炭黑15151515151515表3-2試驗(yàn)配方單位：g

組分編號(hào)8910111213PVC-SG3500500500500500500DOTP340340340340340340環(huán)氧脂肪酸甲酯100100100100100100氯化石蠟140140140140140140鈣鋅復(fù)合脂酸333333PE蠟666666Ca-St333333CaCOs270330360300300300炭黑151515151515表3-3試驗(yàn)配方二單位：g組分14151617PVC-SG3500500500500_1DOTP360360360360環(huán)氧脂肪酸甲酯100100100100氯化石蠟120140160100鈣鋅復(fù)合劑14141414硬脂酸3333PE蠟6666Ca-St3333CaCQ330330300300炭黑151515153.2實(shí)驗(yàn)流程圖圖3-1流程圖3.3標(biāo)準(zhǔn)試樣制備3.3.1原料混合按計(jì)量先稱(chēng)取各物料，先將pvcW脂、鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、填料、顏料等混合放入高速混合機(jī)高速混合5~6分鐘，物料在攪拌槳的旋轉(zhuǎn)作用下與高速混合機(jī)內(nèi)壁產(chǎn)生摩擦熱而升溫，當(dāng)物料溫度達(dá)到60C左右，再加入有DOTP等液體物料，繼續(xù)高速攪拌3到4分鐘，當(dāng)溫度升至67C即可出料。增塑劑添加程序?yàn)椋?DOTP環(huán)氧脂肪酸甲酯、氯化石蠟，出料狀況為粉狀或稍有結(jié)團(tuán)現(xiàn)象。3.3.2雙輥開(kāi)煉將混合物料放到雙輥開(kāi)煉機(jī)上進(jìn)行拉片，前輥溫度控制在 145C，后輥溫度控制在140C。在拉片過(guò)程中要打三角包使物料進(jìn)一步混合均勻，同時(shí)在雙輥加熱和剪切作用下，物料被熔融塑化，當(dāng)物料被均勻塑化后出片。雙輥之間的距離與速度視物料塑化情況適當(dāng)調(diào)節(jié)。3.3.3模壓成型將拉片好的物料，進(jìn)行裁剪后，裝在模具中，將模具放入壓片機(jī)加熱加壓，并經(jīng)過(guò)冷卻定型得到PVC彈性復(fù)合材料片材。壓片工藝參數(shù)如下：模壓溫度：上下模均為170°C；模壓壓力：低壓5MPa，2min;高壓15MPa，5min3.3.4標(biāo)準(zhǔn)試樣裁剪將冷卻定型好的PVC彈性復(fù)合材料取出，放在啞鈴型制樣機(jī)下進(jìn)行制樣，每次得到的試樣裁成標(biāo)準(zhǔn)型以進(jìn)行性能分析。3.4性能測(cè)試3.4.1力學(xué)性能測(cè)試(1)拉伸試驗(yàn)試樣按GB/T2918-198和試驗(yàn)環(huán)境在20C下。在樣品中間平行部分畫(huà)出標(biāo)線，以40mn取中間段。用游標(biāo)卡尺測(cè)試樣中間平行部分的厚度為3mn和寬度為10mm測(cè)3點(diǎn)，取算術(shù)平均值。拉伸試驗(yàn)機(jī)夾具夾持試樣時(shí)，要使上下夾具放到試樣標(biāo)線上，且松緊適宜，不宜太緊。清零，選定試驗(yàn)速度50mm/min進(jìn)行試驗(yàn)。每組測(cè)3個(gè)實(shí)驗(yàn)，出現(xiàn)誤差，此試樣作廢，另取試樣補(bǔ)做。記錄計(jì)算機(jī)分析出的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。3.4.2熱性能測(cè)試熱分解溫度測(cè)定(TG本實(shí)驗(yàn)按動(dòng)態(tài)法測(cè)試彈性體PVC的分解溫度，試樣在于20E/min速度下升溫，從40C升溫至700E，測(cè)定試樣失重與溫度的關(guān)系熱老化實(shí)驗(yàn)將制得的標(biāo)準(zhǔn)試樣置于80E情況下，在鼓風(fēng)干燥烘箱中處理168小時(shí)，取出測(cè)試其性能。第4章結(jié)果與討論4.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果根據(jù)表3-1、3-2、3-3試驗(yàn)配方，制得的PVC彈性復(fù)合材料綜合性能見(jiàn)表4-1、表4-2、表4-3、表44表4-1試驗(yàn)配方一PVC彈性復(fù)合材料性能質(zhì)量比正常情況下老化后23C邵氏硬度-10C邵氏硬度拉伸強(qiáng)度/MPa斷裂伸長(zhǎng)率/%拉伸強(qiáng)度/MPa斷裂伸長(zhǎng)率/%19.033589.84357698528.893609.00355688539.163878.92325668448.373589.11366638359.803439.83349708669.613779.67377688579.253928.313886583表4-2試驗(yàn)配方二PVC彈性復(fù)合材料性能質(zhì)量比正常情況下老化后23C邵氏-10C邵氏拉伸強(qiáng)度/MPa斷裂伸長(zhǎng)率/%拉伸強(qiáng)度/MPa斷裂伸長(zhǎng)率/%硬度硬度810.1439810.34408658599.643719.453726685108.493598.673406786119.253709.563746886

129.583839.43736885139.013688.923716885表4-3試驗(yàn)配方三PVC彈性復(fù)合材料性能正常情況下老化后23C邵氏-10C邵氏拉伸強(qiáng)度斷裂伸長(zhǎng)拉伸強(qiáng)度斷裂伸長(zhǎng)硬度硬度/MPa率/%/MPa率/%149.113578.813357084159.453959.413756984169.13908.533696884179.933919.8639368864.2增塑劑用量對(duì)PVC彈性復(fù)合材料性能的影響4.2.1氯化石蠟用量對(duì)PVC彈性體性能的影響在保持PVC-SG3500g增塑劑DOTP340g,增塑劑環(huán)氧脂肪酸甲酯100g，鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑14g，PE蠟6g，超細(xì)重鈣300g,炭黑15g不變的情況下，改變氯化石蠟用量（100g、120g、140g、160g），觀察不同氯化石蠟用量對(duì)改性PVC復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。氯化石蟲(chóng)昔用量—氯化石蟲(chóng)昔用量—+—拉伸強(qiáng)度ZMPbsoTCieshiii伸強(qiáng)度/TWPa圖4-1不同環(huán)境下。氯化石蠟用量對(duì)改性 PVC拉伸強(qiáng)度的影響

5503733—斷裂伸長(zhǎng)率期—80lC16Sh斷裂伸長(zhǎng)率刈5503733—斷裂伸長(zhǎng)率期—80lC16Sh斷裂伸長(zhǎng)率刈325■—100120 140氣化石蠟用量160圖4-2不同環(huán)境下。氯化石蠟用量對(duì)改性 PVC斷裂伸長(zhǎng)率的影響圖4-3不同溫度下。氯化石蠟用量對(duì)改性 PVC邵氏硬度的影響由圖4-1可以看出，隨著氯化石蠟的量的增加，改性PVC復(fù)合材料老化前后的拉伸強(qiáng)度呈下降的趨勢(shì)，但老化后PVCM合材料的拉伸強(qiáng)度下降更加顯著。其原因是在改性PVC體系中，氯化石蠟份數(shù)越多，PVC分子間作用力下降越顯著，導(dǎo)致改性PVC復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度下降老化后PVC復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度下降更加顯著；老化時(shí)間越長(zhǎng)， PVC大分子老化降解程度越大，導(dǎo)致老化后PVC復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度下降更為顯著。相比之下，老化后的彈性比正常情況下的彈性要好。由圖4-2可以看出，隨著氯化石蠟的量的增加，改性PVC復(fù)合材料的斷裂伸長(zhǎng)率在不同溫度下顯現(xiàn)上升的趨勢(shì)。說(shuō)明隨著氯化石蠟的量增多， PVC分子鏈的柔韌性增大，大分子鏈在拉伸應(yīng)力作用下，形變能力增強(qiáng)，導(dǎo)致其斷裂伸長(zhǎng)率逐漸加強(qiáng)。圖4-3，氯化石蠟對(duì)邵氏硬度影響成線性關(guān)系，增塑劑用量越多，硬度下降，使得PVC更加柔軟。另外，溫度變化也影響著硬度的變化。（二）熱穩(wěn)定性分析

圖4-4圖4-4樣品1的TG曲線isIJ嘰0IJ嘰0F口.08口.□70.D改CI.D40.030.0細(xì)。皿口圖4-5樣品2的TG曲線■■a.?二圖4-6樣品3的TG曲線

InfliOCCS9UU0.30□c.-inn(j,^QqVli€IUuL.LODiI0.0F口.Dsa.nm口InfliOCCS9UU0.30□c.-inn(j,^QqVli€IUuL.LODiI0.0F口.Dsa.nm口.□sa.D>*◎mo40.02a.ajoo?o200.0300.0400?0600.0Tbm衛(wèi)匚■!400.0圖4-7樣品4的TG曲線圖4-4到圖4-7,在熱和剪切力的作用下，隨著溫度升高，增塑劑進(jìn)入到TPVC勺大分子鏈中，分子間作用力逐漸降低。由圖4-4~圖4-7可見(jiàn)，隨著氯化石蠟增塑劑用量增加，改性PVC復(fù)合材料體系的熱分解溫度從290.6C下降至281.5C,其原因是增塑劑熱分解作用造成的。4.2.2環(huán)氧脂肪酸甲酯用量對(duì)PVC彈性體性能的影響在保持PVC-SG3500g增塑劑D0TP340g,增塑劑氯化石蠟140g，鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑14g，PE蠟6g，超細(xì)重鈣300g，炭黑15g不變的情況下，改變環(huán)氧脂肪酸甲酯用量（60g、80g、100g、120g），觀察不同環(huán)氧脂肪酸甲酯用量對(duì)改性 PVC復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。（一）力學(xué)性能分析60 B0 100 12060 B0 100 120環(huán)氧脂肪酸甲酯用量T—拉傭強(qiáng)度打Ta—■—80t3168h^ffi強(qiáng)度/MPa圖4-8不同環(huán)境下。環(huán)氧脂肪酸甲酯用量對(duì)改性 PVC拉伸強(qiáng)度的影響+斷裂伸長(zhǎng)率80t；168h8ff裂伸長(zhǎng)率/%+斷裂伸長(zhǎng)率80t；168h8ff裂伸長(zhǎng)率/%335 -32S 1 1 *6080 100 120環(huán)氧脂肪酸甲酣用量圖4-9不同環(huán)境下。環(huán)氧脂肪酸甲酯用量對(duì)改性 PVC斷裂伸長(zhǎng)率的影響8065 1 ' ~—?6080100120環(huán)氧脂肪釀甲酣用量圖4-10不同溫度下。環(huán)氧脂肪酸甲酯用量對(duì)改性 PVC邵氏硬度的影響70由圖4-8，明顯看出，隨著環(huán)氧脂肪酸甲酯的增加， PVC彈性體的拉伸強(qiáng)度成呈下降趨勢(shì)。其原因是環(huán)氧脂肪酸甲酯屬于耐寒性增塑劑，其在 PVC彈性體中用量增加，導(dǎo)致PVC分子鏈之間的距離增大，PVC分子鏈之間的作用力下降的緣故。老化后， PVC彈性比正常情況下小，表現(xiàn)為抗拉性能下降。由圖4-9，斷裂伸長(zhǎng)率與環(huán)氧脂肪酸甲酯成線性關(guān)系，斷裂伸長(zhǎng)率呈上升趨勢(shì)，表明環(huán)氧脂肪酸用量增加使得彈性體PVC拉伸形變能力增加；老化前后的斷裂伸長(zhǎng)率變化不大，說(shuō)明環(huán)氧脂肪酸甲酯對(duì)PVC有良好的熱穩(wěn)定化作用。圖4-10，增塑劑降低了PVC的硬度，使得PVC更加柔軟，降低剛性；溫度下降，PVC分子鏈段運(yùn)動(dòng)能力降低，導(dǎo)致PVC彈性體硬度增加。（二）熱穩(wěn)定性分析

LlduDLDO.O8；￡|_>￡P(guān)T43?OWO.iD鼻0?0LD.Q圖4-11樣品5的TGLlduDLDO.O8；￡|_>￡P(guān)T43?OWO.iD鼻0?0LD.Q圖4-11樣品5的TG曲線11|<]口-口剛鬧BOuOTO.dan.o■4CL卵30.IDZO.0圖4-12樣品6的TG曲線一曰ifK110.C1.0D.O90.0EtOiO50.040.030.060.0■JO-O圖4-13樣品7的TG曲線m耳官圖4-11?圖4-13與4-6相比較，環(huán)氧脂肪酸甲酯用量在80份時(shí)，分解溫度最咼,隨著環(huán)氧脂肪酸甲酯增塑劑增加，PVC彈性體系的分解溫度有一定程度的下降，其原因也是由于環(huán)氧脂肪酸甲酯增塑劑揮發(fā)造成的熱重?fù)p失。

綜合所上述，隨著增塑劑進(jìn)入TPVC分子鏈之間，增到了PVC分子鏈的距離，同時(shí)阻隔PVC大分子間作用力，使得鏈段活動(dòng)能力增加。導(dǎo)致 PVC彈性體的拉伸強(qiáng)度變小，斷裂伸長(zhǎng)率提高，彈性體TPVC的韌性變好，硬度降低，并且老化后的PVC彈性體，其硬度和韌性都有明顯下降趨勢(shì)。4.3碳酸鈣、熱穩(wěn)定劑用量對(duì)PVC彈性復(fù)合材料性能的影響4.3.1填料碳酸鈣用量對(duì)PVC彈性體性能的影響（一）力學(xué)分析在保持PVC-SG3500g增塑劑D0TP340g,增塑劑氯化石蠟140g，鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑14g，PE蠟6g，Ca-St3g，炭黑15g,環(huán)氧脂肪酸甲酯100g不變的情況下，改變碳酸鈣用量（270g、300g、330g、360g），觀察不同碳酸鈣用量對(duì)改性PVC復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。10.4<94949.9.8,8.70—拉伸強(qiáng)度/MP徑80tl68hJi伸強(qiáng)度/MPa505050.10375444333394949.9.8,8.70—拉伸強(qiáng)度/MP徑80tl68hJi伸強(qiáng)度/MPa505050.103754443333圖4-14碳酸鈣的不同用量對(duì)PVC拉伸強(qiáng)度的影響碳釀鈣用量圖4-15碳酸鈣的不同用量對(duì)PVC斷裂伸長(zhǎng)率的影響斷裂伸長(zhǎng)率塚SQtlSShfif裂佃長(zhǎng)率300 330碳釀鈣用量702TO65—270300 330碳釀鈣用量圖4-16TO65—270300 330碳釀鈣用量圖4-16不同溫度下，碳酸鈣的不同用量對(duì)360圖4-14和圖4-15可見(jiàn)，填料碳酸鈣用量增加,*23匸邵氏召更度邵氏硬度PVC邵氏硬度的影響PVC彈性體的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率有所降低，邵氏硬度有所增加。其原因是碳酸鈣屬于無(wú)機(jī)極性化合物， PVC屬于有機(jī)高分子材料，兩者相容性差。隨著碳酸鈣用量增加，無(wú)機(jī)相在混合體系中的體積分?jǐn)?shù)增到,導(dǎo)致PVC連續(xù)相份數(shù)降低，兩相界面的作用力降低的緣故。由圖4-14和4-15可知,老化前后的PVC彈性體的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率變化不大，說(shuō)明碳酸鈣填料的加入，可以使得PVC的耐熱老化性有所增強(qiáng)。-10C比23-10C比23C明顯的（二）熱穩(wěn)定性測(cè)試圖4-17樣品圖4-17樣品8的TG曲線I.CD.09>0.0EtO.O7li.a6Q.050.040.030.020-0樣品9的TG曲線I.CD.09>0.0EtO.O7li.a6Q.050.040.030.020-0樣品9的TG曲線圖4-18圖4-19樣品10的TG曲線由圖4-17?圖4-19比較可知，隨著碳酸鈣用量的增加，PVC彈性體的分解溫度有所下降，但降低幅度不大，說(shuō)明碳酸鈣的PVC單性體的熱穩(wěn)定性影響不大。但隨著碳酸鈣用量的增加，PVC彈性體的邵氏硬度有所增加。4.3.2熱穩(wěn)定劑對(duì)PVC彈性體性能的影響在保持PVC-SG3500g增塑劑D0TP340g增塑劑氯化石蠟140g，碳酸鈣300g,PE蠟6g，Ca-St3g，炭黑15g,環(huán)氧脂肪酸甲酯100g不變的情況下，改變穩(wěn)定劑用量（9g、14g、19g、24g），觀察不同碳酸鈣用量對(duì)改性PVC復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。（一）力學(xué)分析

79.-031■■4A99998.14 19 24拉伸強(qiáng)度/MPa—一SOtlGShfeft強(qiáng)度79.-031■■4A99998.14 19 24拉伸強(qiáng)度/MPa—一SOtlGShfeft強(qiáng)度/MPa鈣鋅復(fù)合劑用量圖4-20穩(wěn)定劑用量對(duì)PVC拉伸強(qiáng)度影響—斷裂伸長(zhǎng)率禺■-SOtl681<^長(zhǎng)率/%325 1 ' '9 14 19 24鈣鋅復(fù)合制用量圖4-21穩(wěn)定劑用量對(duì)PVC斷裂伸長(zhǎng)率影響T一23tgP氏硬度-wt：邵氏硬康圖4-22不同溫度，穩(wěn)定劑用量對(duì)PVC邵氏硬度影響由圖4-20和4-21可見(jiàn)，熱穩(wěn)定劑用量對(duì)PVC單性體的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率影響不大；由圖4-22可知，熱穩(wěn)定劑用量對(duì)PVC彈性體硬度的影響不是很明顯，但老化前后PVC彈性體硬度的變化比較大。（二）熱穩(wěn)定性分析圖4-23樣品11的TG曲線MOD0O.E<1□Cl>DO.E<1□41.4.<1D0.400Q.EOOO.DODiDO.D2OOM3DC.0 400iOT?*DC?1SOO>D4C>0u?11QMIfl0,0l>￡1.0frO.OTOrQ?Or0-40r0ya.a20.C10.4)圖4-24樣品12的TG曲線o.soa3.E0D3.00D03D2口町沖3阿間dGD-口!]□.<]id0.aP6期B-drd7O?Oaa.oBOuO，口“口20.0圖4-25樣品13的TG曲線由圖4-23~圖4-25可見(jiàn)，隨著熱穩(wěn)定用量增加，PVC單性體的熱分解溫度有所提高,但增加幅度不大。4.4增加DOTP量，改變氯化石蠟用量對(duì)PVC彈性材料性能的影響在DOTP用量為360g時(shí)，改變氯化石蠟的用量（分別為100g,120g,140g,160g）,觀察氯化石蠟增塑劑對(duì)PVC彈性體性能的影響。（一）力學(xué)分析IUOuO56t一拉詡強(qiáng)fW/MPa―■—80*C 伸強(qiáng)度/MPaOuO56t一拉詡強(qiáng)fW/MPa―■—80*C 伸強(qiáng)度/MPa120 140160圖4-26增塑劑對(duì)PVC的拉伸強(qiáng)度的影響氯化石蠟用量T-斷裂伸長(zhǎng)率蕊-sotieshfir裂伸長(zhǎng)率/%圖4-27增塑劑對(duì)PVC的斷裂伸長(zhǎng)率的影響S6S68074100 120 140 1608074100 120 140 160氯化石蠟用量—23匸邵氏硬度邵氏醮度圖4-28增塑劑對(duì)PVC的邵氏硬度的影響由圖4-26?圖4-28可見(jiàn)，當(dāng)DOT的量達(dá)到360g,氯化石蠟的量120g時(shí)，PVC單性

體的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率陡然下降，韌性下降。23C硬度最大，-10C硬度突然下降。其原因可能是此時(shí)的氯化石蠟用量對(duì)塑料的塑化能力起到反作用，使得塑料的脆性變大的緣故。（二）熱穩(wěn)定分析圖4-29樣品15的TG曲線圖4-30樣品16的TG曲線圖4-31樣品17的TG曲線

圖4-32樣品18的TG曲線由圖4-30?圖4-32可見(jiàn)，在主增塑劑DOTP曾加的基礎(chǔ)上，改變氯化石蠟的用量，在氯化石蠟100份時(shí)，PVC彈性體熱穩(wěn)定最好，增加氯化石蠟，PVC彈性體熱分解溫度下降，熱溫度性降低。第5章結(jié)論1?以聚氯乙烯為樹(shù)脂，DOTP、氯化石蠟、環(huán)氧脂肪酸甲酯為增塑劑，鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑為熱穩(wěn)定劑，，碳酸鈣為填充劑可制備改性PVC熱塑性彈性體復(fù)合材料。2?增塑劑的增加，可以使得PVC的硬度降低，延伸性能提高，彈性增強(qiáng)，耐老化性能變好。尤其環(huán)氧脂肪酸甲酯的增塑效果顯著。3?填料碳酸鈣用量的增加，使PVC彈性體硬度增加，彈性降低，降低力學(xué)強(qiáng)度性能，故填料不易加多。4?鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑的加入，PVC彈性體的熱穩(wěn)定性明顯提高。5?在DOTP增加的情況下，再改變氯化石蠟的用量，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，用量在 100份的時(shí)候，PVC彈性體的作何性能最好。參考文獻(xiàn)譚愷,劉嶺梅?懸浮法VCM聚合生產(chǎn)的新經(jīng)驗(yàn)[J].聚氯乙烯,2006,344:14-15.王華東，王蕊，黃茂芳，等.蒙脫土填充環(huán)氧化天然橡膠/PVC熱塑性彈性體的制備與性能研究[J]. 塑料工業(yè)，2013，41(3):47-50.梁誠(chéng).國(guó)內(nèi)外增塑劑生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].國(guó)際塑料物料商情，2008⑷：322(38).石萬(wàn)聰,石志博,蔣平平.增塑劑生產(chǎn)方法及應(yīng)用