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通过共混与填充改性硬质聚氯乙烯(PVC)材料,生产特种树脂和专用树脂,提高PVC制品的附加值,对促进我国PVC行业健康发展,提高PVC专用树脂的出口竞争力,具有重大的社会与经济意义。本论文通过配方设计与工艺调控,采用挤出、注望工艺,成功制备了高抗冲、高耐热、高透明等系列注塑级硬质PVC共混物及PVC纳米复合材料,并研究了其配方、结构与性能及相互关系.论文取得了如下主要结果:
1.通过正交试验设计,研究了助剂对注塑级硬质PVC材料性能的影响规律,分析了影响力学性能、流动性、加工性能的主、次因素,确定了制备综合性能优良的注塑级硬质PVC材料的配方。
2.定量分析了注塑级硬质PVC/丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)共混物试样的“皮-芯”结构.从试样皮层到芯层,ABS粒子的形态发生由明显取向拉长的椭球形到几乎未取向的球形形貌的转变.芯层中的球形ABS粒子分散均匀。ABS与PVC具有良好的相容性。
3.研究了PVC/ABS共混物结构与性能的关系。随ABS含量增加,共混物屈服强度降低,断裂伸长率和断裂能增大,冲击性能出现脆.韧转变,热转变温度升高,粘度增大。采用有限元分析(FEA)预测PVC共混物的拉伸屈服强度,有限元模拟值与实验值具有良好的吻合性。
4.分别采用一步法和两步法制备了PVC/ABS/纳米碳酸钙(CaCO3)三元复合材料。在采用一步法制备的材料中,纳米CaCO3粒子均匀分散于ABS粒子间的PVC基体中。在采用两步法制备的材料中,纳米CaCO3在ABS粒子周围聚集。两步法材料的屈服应力较低,韧性较高.随纳米CaCO3含量增加,材料初始热失重温度和最大热失重分解速率温度均先下降后升高,粘度升高。
5.耐热改性剂和透明改性剂可均匀分散于硬质注塑级PVC复合材料中.耐热改性剂在大幅提高PVC材料维卡软化温度的同时,还可提高PVC的拉伸强度和冲击强度；透明改性剂能够同时提高PVC的透明性和冲击强度。