论文部分内容阅读
聚氯乙烯(PVC)是五大通用塑料之一,在建材、包装等诸多行业有着广泛的用途。PVC发泡材料由于具有轻质、隔热、隔音、高比强度、绝缘等特点更备受青睐。然而发泡材料在带来成本降低的同时,机械性能下降,极大的限制了PVC发泡材料的应用。聚合物/蒙脱土纳米复合材料自1987年日本丰田中央研究所首次报道利用插层法制备尼龙6/蒙脱土纳米复合材料以来,以它优良的物理机械性能、热性能、阻隔性能等成为近年来研究热点。本论文旨在将纳米粒子引入到发泡材料中,并采用熔融插层法和模压发泡法制备PVC/蒙脱土发泡复合材料并对其结构和性能进行研究。论文首先对模压发泡的工艺条件进行了研究。通过测试发泡材料的泡孔质量情况及物理机械性能系统了研究了发泡时间、温度、压力对发泡过程的影响,得出最佳的发泡条件为温度180-185℃,时间2.5-3分钟,保压压力15MPa。其次通过差示扫描量热法(DSC)对发泡剂偶氮二甲酰胺(AC)和碳酸氢钠(NaHCO3)的热分解效应和活化机理进行了研究。得出结论:ZnO是AC的强有效的活化剂,在添加10份时,AC的分解温度可以降低40-50℃。同时研究了NaHCO3对AC和氧化锌(ZnO)发泡体系热效应。得出结论:随着NaHCO3量的增多,AC的放热峰逐渐向低温方向偏移。当AC:NaHCO3:ZnO质量比是1:3:0.1时,复合发泡剂的热分解温度峰值分别在167.4℃(吸热峰)和183.2℃(放热峰),且吸放热平衡,有利于泡孔稳定。利用季铵盐、季膦盐和磷酸酯类插层剂与硅烷偶联剂并用,制备改性蒙脱土。X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱法(FT-IR)、接触角测试、粒径分析和扫描电子显微镜(SEM)等测试分析表明:三种改性剂均实现了对蒙脱土的改性。刚果红稳定时间测试和热重分析(TGA)研究表明:季铵盐类改性剂促进PVC降解,而季膦盐和磷酸酯对PVC的稳定性没有影响。通过密度天平和光学显微镜对PVC/蒙脱土发泡复合材料的泡孔质量进行了研究,表明:当蒙脱土为3份时,PVC发泡材料的泡孔直径最小且分布均匀。通过对发泡材料机械性能研究发现:当蒙脱土份数在1-3phr时,压缩性能、拉伸性能、弯曲性能都有提高。热变形温度和氧指数测试实验表明:PVC/蒙脱土发泡复合材料的热变形温度和阻燃性随蒙脱土份数的增加而提高。论文最后研究了蒙脱土优化泡孔质量的机理。蒙脱土加入到PVC基体中,首先起到异相成核的作用;同时增强了熔体强度,控制泡孔直径,减少了气泡相互之间的并泡几率。但蒙脱土加入过量,在基体中团聚而使发泡材料质量下降。