添加劑對(duì)聚氯乙烯結(jié)晶行為、微觀形態(tài)和性能影響.pdf

1、本文利用乙酰苯胺、己二酸和鄰苯二甲酸氫鉀作為聚氯乙烯(PVC)結(jié)晶改性的添加劑，通過(guò)廣角X-射線衍射法(WAXD)、差示掃描量熱法(DSC)、傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(FT-IR)、掃瞄電鏡(SEM)和萬(wàn)能電子實(shí)驗(yàn)機(jī)研究了熱壓、熱處理溫度和時(shí)間、添加劑結(jié)構(gòu)和質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)PVC結(jié)晶、微觀形態(tài)和宏觀機(jī)械性能的影響。 研究結(jié)果表明：在PVC中存在兩種不同的晶體結(jié)構(gòu)，一種是間規(guī)構(gòu)型的PVC分子鏈通過(guò)反復(fù)折疊規(guī)整排列形成的折疊鏈狀晶體N；另一種是

2、間規(guī)構(gòu)型的PVC分子鏈平行排列形成的膠束狀晶體M。二者的分子鏈排列方式不同，生長(zhǎng)方式和生長(zhǎng)條件不同。 折疊鏈狀晶體N的熔融溫度高于180℃，在DSC曲線上形成了B熔融峰。膠束狀晶體M的熔融溫度低于180℃，在DSC曲線上產(chǎn)生了熔融吸熱峰A。折疊鏈狀晶體的生長(zhǎng)受到添加劑結(jié)構(gòu)和性質(zhì)、是否存在基底物質(zhì)以及分子鏈的運(yùn)動(dòng)能力的影響。己二酸能促進(jìn)PVC分子鏈形成TTTT構(gòu)象，并為折疊鏈排列提供基底，因此能明顯促進(jìn)折疊鏈狀晶體的生長(zhǎng)。鄰苯二甲

3、酸氫鉀也能為折疊鏈排列提供基底，因此也能促進(jìn)折疊鏈狀晶體的生長(zhǎng)。但隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，鄰苯二甲酸氫鉀團(tuán)聚成顆粒，減小了與PVC的相接觸面積，使N晶比例減小。而己二酸則形成大的片狀晶體，與PVC的相接觸面積增大，因此，隨著己二酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，N晶比例增大。乙酰苯胺能明顯促進(jìn)膠束狀晶體生長(zhǎng)。熱壓過(guò)程有助于分子鏈形成平面矩尺狀構(gòu)象，此時(shí)添加劑若能明顯增強(qiáng)分子鏈運(yùn)動(dòng)，則有利于折疊鏈晶體生長(zhǎng)，否則生成較多的膠束狀晶體。一些在熱壓過(guò)程中沒(méi)來(lái)得及規(guī)整排

4、列的鏈段在熱處理過(guò)程中排列形成結(jié)晶。當(dāng)熱處理溫度為110℃時(shí)，鏈段運(yùn)動(dòng)能力較小，主要形成了膠束狀晶體，當(dāng)在130℃熱處理時(shí)，明顯有利于折疊鏈狀晶體生長(zhǎng)。 折疊鏈晶體和膠束狀晶體共同形成了PVC的結(jié)晶衍射峰。折疊鏈狀晶體N主要在20°-26°范圍內(nèi)產(chǎn)生衍射峰，而膠束狀晶體M主要在16°-20°內(nèi)產(chǎn)生衍射峰。 PVC晶體的生長(zhǎng)是分子鏈擴(kuò)散到晶核上使晶體長(zhǎng)大和分子鏈通過(guò)熱運(yùn)動(dòng)離開(kāi)晶核使晶體熔融兩個(gè)過(guò)程相互競(jìng)爭(zhēng)結(jié)果。當(dāng)兩個(gè)過(guò)程的

5、速率相當(dāng)時(shí)，達(dá)到平衡，此時(shí)結(jié)晶相比例最大，之后結(jié)晶熔融。達(dá)到平衡的時(shí)間與熱處理溫度和乙酰苯胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān)，溫度越低，達(dá)到平衡的時(shí)間越長(zhǎng)，反之越短。當(dāng)乙酰苯胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1w.t.％，在130℃熱處理時(shí)，約45min就達(dá)到平衡狀態(tài)，而在110℃熱處理時(shí)，在120min時(shí)還未達(dá)到平衡；當(dāng)乙酰苯胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3w.t.％時(shí)，在130℃熱處理，約30min時(shí)就達(dá)到平衡狀態(tài)。 PVC拉伸性能受結(jié)晶度大小、晶粒大小、折疊鏈狀晶體和膠束狀晶