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文檔簡介
1、本文應(yīng)用輻射硫化原理、漿體共混、噴霧干燥和熔融共混等技術(shù),成功制備了硬質(zhì)聚氯乙烯/超細(xì)全硫化粉末橡膠(PVC/UFPR)二元、PVC/UFPR/納米CaCO3和PVC/UFPR/Na-MMT三元納米復(fù)合材料。并首次深入系統(tǒng)地研究了UFPR、UFPR/納米CaCO3和UFPR/Na-MMT復(fù)合粉末體系對硬質(zhì)PVC性能的影響。值得注意的是,PVC三元復(fù)合材料中的無機(jī)納米粒子雖然沒有經(jīng)過有機(jī)化處理或表面處理,但能夠良好地分散在PVC基體中,并
2、提高了PVC復(fù)合材料的綜合性能,這對通用高分子材料的高性能化、高功能化研究和開發(fā)具有重要的意義。 經(jīng)γ射線輻射后,橡膠乳液中的橡膠粒子具有顆粒表面交聯(lián)度高、顆粒內(nèi)部交聯(lián)度低的特點。在熔融共混過程中,與PVC相容性好的UFPR就能夠均勻地分散在PVC基體中。 采用三種丁腈粉末橡膠P-248、P-6387和P-26(粒徑分別為150nm、90nm和70nm,丙烯腈含量分別為33%、33%和26%)制備了新型硬質(zhì)PVC/NBR
3、-UFPR二元復(fù)合材料PVC-1、PVC-2和PVC-3。透射電鏡(TEM)照片顯示,三種NBR-UFPR顆粒均能夠以單個粒子方式均勻分散在PVC基體中,從而使NBR-UFPR顆粒與PVC相間的界面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的PVC/彈性體共混物。增大的相界面積和界面作用力束縛了PVC分子鏈段的運動,提高了PVC的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。與純PVC的Tg相比,PVC-2的Tg提高了7℃。同時,均勻分散的小尺寸橡膠粒子減小了PVC的基體層厚度(橡膠粒
4、子之間的距離),有利于沖擊過程中銀紋的傳遞和終止,增加了韌性,如PVC-3的缺口沖擊強(qiáng)度由純PVC的3.1kJ/m2增加到6.3kJ/m2。 與純PVC相比,PVC/NBR-UFPR二元復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性也有了提高,其熱穩(wěn)定性的提高幅度隨NBR-UFPR顆粒尺寸的減小或丙烯腈含量的增大而增大。燃燒過程中,NBR-UFPR能夠提高PVC/NBR-UFPR二元復(fù)合材料的質(zhì)量損失速率和熱釋放速率,同時具有使燃燒殘余物膨脹的作用。
5、 將表面未經(jīng)處理的納米CaCO3(顆粒平均尺寸為40nm)漿體與輻射交聯(lián)后的丁腈橡膠膠乳充分混合,經(jīng)噴霧干燥,制備成新穎的超細(xì)全硫化粉末丁腈橡膠/納米CaCO3(NBR-UFPR/NCC)復(fù)合粉末體系。在熔融共混過程中,隨著NBR-UFPR顆粒在PVC基體中的良好分散,與NBR-UFPR顆?;ハ嚅g隔的納米CaCO3顆粒同樣能夠良好地分散在PVC基體中,從而制備出PVC/NBR-UFPR/NCC三元納米復(fù)合材料。 與PVC/NB
6、R-UFPR二元復(fù)合材料相比,PVC/NBR-UFPR/NCC三元納米復(fù)合材料具有更高的韌性、耐熱性和熱穩(wěn)定性。如PVC/P-26/NCC三元納米復(fù)合材料的缺口沖擊強(qiáng)度由PVC/P-26二元復(fù)合材料的6.3kJ/m2提高到7.8kJ/m2;PVC/P-248/NCC的Tg由PVC/P-248的82℃提高到88℃;PVC/P-248/NCC的分解溫度由PVC/P-248的263℃增加到269℃。燃燒過程中,納米CaCO3能夠緩解PVC分子
7、的熱裂解,降低PVC復(fù)合材料的質(zhì)量損失速率,同時也能夠降低了PVC復(fù)合材料的煙釋放速率,但提高了PVC復(fù)合材料的有效燃燒熱、熱釋放速率和CO2。 將劇烈攪拌后的鈉基蒙脫土(Na-MMT)漿體與輻射交聯(lián)后的橡膠膠乳充分混合,經(jīng)噴霧干燥,制備出NBR-UFPR/Na-MMT復(fù)合粉末體系,復(fù)合粉末中,剝離狀態(tài)的Na-MMT和NBR-UFPR顆粒相互隔離。熔融共混過程中,隨著NBR-UFPR顆粒在PVC基體中的良好分散,與NBR-UFP
8、R顆粒相互隔離的Na-MMT片層很容易地分散在PVC基體中,從而制備出PVC/NBR-UFPR/Na-MMT三元納米復(fù)合材料。剝離型Na-MMT在PVC基體中的良好分散進(jìn)一步限制了PVC分子鏈段的運動,提高了PVC三元納米復(fù)合材料的耐熱性。剝離型Na-MMT的阻隔效應(yīng)也提高了PVC/NBR-UFPR/MMT三元納米復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性。值得注意的是,剝離型Na-MMT不能提高PVC復(fù)合材料的韌性和阻燃性。 另外,我們也制備了超細(xì)全
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