聚氯乙烯-水滑石納米復(fù)合材料的制備、結(jié)構(gòu)和性能.pdf

1、為了開發(fā)一種新型的高性能PVC納米復(fù)合材料,本文分為兩條主線來進(jìn)行研究:一是在硬脂酸鋅表面修飾水滑石存在下,采用原位懸浮聚合制備聚氯乙烯/水滑石(PVC/LDH)納米復(fù)合樹脂;二是用十二烷基硫酸根拄撐水滑石代替硬脂酸鋅表面修飾水滑石,原位聚合制備納米復(fù)合材料。利用這兩種路線,成功開發(fā)了性能優(yōu)越的PVC復(fù)合材料。首先研究了水滑石納米粒子存在條件下,VC懸浮原位聚合規(guī)律,同時(shí)對(duì)由原位懸浮聚合制備和加工形成的納米復(fù)合材料的形態(tài)結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性、

2、粘彈特性和力學(xué)性能進(jìn)行了研究。與純VC懸浮聚合體系相比發(fā)現(xiàn):由于納米水滑石的引入,開始出現(xiàn)壓降提前,并且在相同壓降下,轉(zhuǎn)化率也有所下降,這是納米水滑石對(duì)VC的吸附造成的。但水滑石的加入對(duì)復(fù)合樹脂的粒徑及其分布和分子量及其分布都無大的影響。通過試樣斷面的SEM電鏡照片發(fā)現(xiàn)PVC/LDH復(fù)合材料中LDH分散良好,且被PVC部分插層而形成PVC/LDH納米復(fù)合材料。研究也發(fā)現(xiàn):水滑石的引入可顯著提高復(fù)合樹脂的熱穩(wěn)定性;PVC/LDH納米復(fù)合材

3、料的儲(chǔ)能和損耗模量略大于純PVC材料,而損耗因子和玻璃化溫度變化不大;隨LDH含量增加,復(fù)合材料的楊氏摸量、拉伸強(qiáng)度和缺口沖擊強(qiáng)度都隨之增加;當(dāng)LDH含量為7wt％時(shí),相對(duì)最佳改性效果,復(fù)合材料力學(xué)性能略有下降。利用水滑石層間陰離子的可交換性,采用直接陰離子交換法將十二烷基硫酸根引入到Mg:A1=2:1,層間陰離子為CO32-的LDH層間,組裝了十二烷基硫酸根柱撐水滑石超分子結(jié)構(gòu)。得到了最佳的插層條件:pH=4,T=70℃,nSDS/n

4、LDH=2、反應(yīng)時(shí)間為2h、干燥溫度為50℃。對(duì)柱撐水滑石的晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性進(jìn)行了表征和測(cè)定。發(fā)現(xiàn)水滑石層間CO23-完全被十二烷基硫酸根代替:FTIR證實(shí)十二烷基硫酸根與層板不僅存在靜電力的作用,還存在氫鍵等作用力。在此基礎(chǔ)之上,提出了十二烷基硫酸根柱撐水滑石的超分子結(jié)構(gòu)模型,認(rèn)為十二烷基硫酸根在層間按單層、垂直層板的方向有序排列。以十二烷基硫酸根拄撐水滑石代替硬脂酸鋅表面修飾水滑石,利用VC原位懸浮聚合和直接熔融共混兩種方