《聚氯乙烯与聚氨酯内增塑的研究》开题报告.doc

开题报告 目录 1.前言 1 2.文献综述 2 2.1增塑理论与方法 3 2.1.1增塑作用的机理 3 2.1.2 增塑的实现方法 3 2.2增塑研究进展 4 2.2.1聚氯乙烯的增塑研究 4 2.2.2聚氨酯的增塑研究 9 2.3共聚改性方面的研究进展 9 2.3.1无规共聚 9 2.3.2接枝共聚改性 10 2.3.3活性自由基聚合 12 2.4课题的提出 14 3.实验计划 15 3.1实验内容 15 3.2原料及装置 15 3.3表征手段 15 4.进度安排 16 参考文献 16 聚氯乙烯与聚氨酯内增塑的研究 1.前言 聚氯乙烯（PVC）是四大通用塑料之一，具有耐腐蚀、阻燃、绝缘、耐磨损和价格低廉等优良的特点。随着近年来应用领域的不断发展，聚氯乙烯材料的产量不断提高。由于聚氯乙烯结构中存在一定数量的不饱和端基和支链和引发剂残基，以及聚集态结构等方面的原因，分子链之间作用力大，阻碍了分子间相对滑移，熔融粘度大而流动性差。同时，聚氯乙烯的加工温度和热分解温度接近，升温加热塑化时树脂易过热分解释放出氯化氢腐蚀设备，并且冷却后的产品变脆失去实用价值，因此聚氯乙烯成型加工表现出热敏性。基于以上原因聚氯乙烯的成型加工存在塑化困难，对其塑化性能进行改善具有重要意义[1-5]。 国内外研究者已经进行了大量的研究，通过降低加工温度或提高热分解温度以提高聚氯乙烯的加工性能。通过添加增塑剂可以降低聚氯乙烯和其他种类塑料的熔融黏度、二级转变温度和弹性模量，传统工艺中添加的增塑剂多为对树脂具有溶解作用的小分子高沸点有机液体或低熔点固体。这些外增塑剂一般不与聚合物化学反应，在加工和应用过程中易迁移出聚合物，造成制品性能下降，且常用增塑剂如邻苯二甲酸二辛酯（DOP)等有一定毒性，限制了它们的应用[6, 7]。 采用化学改性或软单体合成聚氯乙烯共聚物等方式，可以生产出增塑分子与聚合物链化学键连接的内增塑制品，不存在增塑剂迁移等问题，在需要大量使用增塑树脂时应用广泛。内增塑聚氯乙烯树脂目前的生产主要集中在国外，我国具备成熟技术能够实现规模化生产的企业屈指可数，产品质量和产量比较低，还需要大量进口。内增塑聚氯乙烯树脂具有杂质少、表观密度高、颗粒均匀、共聚单体含量稳定、分子量集中等优点，加工性能好，制品光洁度、透明性好，极大拓宽了PVC 制品的应用领域。 普通方法制备的聚氨酯基材耐热性能较差，当被加热到80-90℃时，一些比较重要的力学性能，比如强度、模量等都下降很多，当加工温度超过200℃时，聚氨酯材料将会发生热降解。某些聚氨酯制品制备过程中，为改善其理化特征或加工工艺性能，也需要在配方中加入增塑剂。传统的增塑剂如邻苯二甲酸二辛酯( DOP) 在聚氨酯材料中的相容性较差，含有增塑剂的聚氨酯材料在使用过程中会发生增塑剂迁移现象，导致聚氨酯材料变硬(严重时发生脆化); 如磷酸酯类增塑剂还会导致聚氨酯材料发生降解, 使制品的抗老化性能降低。目前所见对于聚氨酯增塑的研究较少，且主要是使用外增塑剂改性。通过内增塑改善聚氨酯加工性能和其他性质也是有意义的。 2.文献综述 聚氯乙烯（PVC）有着很长的生产和应用历史，但由于PVC受热会发生脱除HCl形成共轭双键的分解反应，且纯PVC热解温度与加工塑化温度相近，其加工应用一直受到限制。 图1为典型PVC塑化性能曲线。A点为塑化曲线的起点，在热和剪切力的作用下，宏观树脂颗粒不断被破碎，运动阻力越来越小；B点对应最小扭矩时间，此后树脂粒子由玻璃态向高弹态转变，粘度增大；C 点对应塑化扭矩、塑化温度，之后高弹态不断的变成粘流态。当物料变为均匀的粘流态物质时，物料达到完全塑化，粘度为定值，达到平衡扭矩D点；E 点对应物料的动态热稳定时间，反映物料的热稳定性能和物料允许加工的最长时间。 图1.典型的PVC塑化曲线 不仅是PVC，不少热塑性聚合物都有着改善加工塑化性能的需要。为此多种增塑剂和改性方法被开发出来，改善树脂的流变性能，将聚合物的玻璃化温度降到使用温度以下，缩短加工塑化时间。 2.1增塑理论与方法 2.1.1增塑作用的机理 增塑剂能改善树脂的可塑性、柔韧性或膨胀性，可以起到软化树脂，降低加工温度、模量、拉伸强度，增加伸长率、柔软性、撕裂强度、韧性、耐抗冲性，改善外观、光泽等。通常用润滑性理论、凝胶理论和自由体积理论来说明增塑机理。 （1）润滑 Kilpatrick，Clark，Houwink等人提出了润滑理论，认为增塑剂在PVC中减少了树脂分子间的摩擦作用，促进了分子链的移动性，其中一部分增塑剂附着在聚合物上相当于一种溶剂，一部分则起到润滑剂作用[9] （2）凝胶 Aiken等人的凝胶理论认为树脂内部为松散的蜂窝结构，加入的增塑剂增加了聚合物分子链在纳米连结区域的无规运动，永久的分子连结或增塑剂溶剂化或去溶剂化时生成和消