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对PVC树脂分子链段低级结构分析方法以及结构与性能之间关系的研究是树脂分子结构设计和树脂加工改性的基础,无论在理论研究上还是在应用实践上均具有重要的意义。目前PVC链段低级结构的分析方法多针对经过光热或化学处理的PVC样品,其分子链中缺陷结构数量大大提升,而对于分子链中缺陷结构含量很低的通用PVC树脂的测定,这些方法有些灵敏度低、分辨率差、误差大,有些可能不适用。本论文通过对PVC树脂分子链段低级结构的研究,评估和建立了相对系统的、能够更为精细表征PVC链段低级结构的方法和手段,在此基础上以通用PVC树脂分子链段低级结构为基础构建了不饱和碳碳双键结构和含氧结构模型,并将其与树脂热稳定性能相联系,初步探索了PVC树脂链段低级结构与树脂热稳定性之间的关系,进而分析热氧降解机理,以期为PVC树脂的品质提升、进一步细化树脂分级和功能改性奠定良好的理论基础。具体工作包括以下几个方面:1 PVC链段低级结构分析方法(1)为提高催化溴加成法测定通用PVC树脂分子链中总双键含量的精确度,本实验在初始实验方法的基础上,改进实验工艺条件,利用加热和超声波处理相结合,并在密闭条件下进行快速滴定实验,测得分子链中总双键含量约为3.1028/1000VC,在相同条件下重复四次实验,所得结果的相对偏差均不超过2%。(2)为提高利用紫外分光光度计测定通用PVC树脂分子链中共轭多烯结构方法的分辨率和精确度,本实验提出以1,2-二氯乙烷为溶剂,以溶液法进行测定。结果表明,仪器分辨率受溶液浓度影响较大,溶液的最佳结构单元浓度为0.08 mol/L,各共轭多烯结构含量均小于1/1000VC,多次测定结果的相对标准偏差均小于6%。(3)为评估利用X射线光电子能谱技术(XPS)测定PVC样品分子链中含氧结构的可行性,本实验利用XPS分别对通用PVC树脂和温度为190℃、不同气体氛围条件下热降解不同时间所得样品进行分析测定。结果表明,此方法对于分子链中氧元素的测定具有较高的灵敏度,含氧结构主要由-C-O、-OH和-C=O三种结构类型组成,三种结构含量均随热降解时间延长表现出较明显的变化趋势。(4)为评估利用酚烷基化法测定通用PVC树脂分子链中不稳定氯结构含量的可行性,本实验以不同浓度下苯酚的四氢呋喃溶液做标准曲线,利用紫外分光光度计对经酚烷基化反应后PVC样品的四氢呋喃溶液进行测定,得到PVC树脂分子链中不稳定氯结构总量ClL%为0.1657,在相同条件下重复四次测定结果的相对偏差均小于7%,(5)为评估利用傅里叶转变红外技术(FT-IR)测定PVC样品分子链中羰基结构含量的可行性,本实验利用FT-IR分别对通用PVC树脂和在温度为120℃、不同气体氛围条件下进行热降解10 d得到的PVC样品进行分析测定,并以吸收波长1735 cm-1处为碳基结构吸收峰,以波长1429 cm-1处—CH2—的弯曲振动吸收峰为内标,以二者比值作为羰基指数(CI)。结果表明,此方法不能测定羰基结构含量较低的通用PVC树脂,测定灵敏度较差,而对于羰基结构含量较高的热降解样品则显示有较高的测定灵敏度。(6)为评估利用核磁共振色谱技术(NMR)测定PVC样品分子链中不饱和双键结构和分子链构型的可行性,本实验利用NMR分别对通用PVC树脂和在温度为190℃、氧气氛围条件下处理40 min得到的PVC样品进行分析测定。结果表明,此方法不能对不饱和结构含量较低的通用PVC树脂进行测定,检测灵敏度不足,而对于不饱和结构含量较高的热降解样品则显示有较高的测定灵敏度,并且测定结果受扫描次数和磁体强度影响较大。(7)为评估pH计法测定通用PVC树脂热稳定性的可行性,本实验以高纯氮气为载气,利用pH计测定通用PVC树脂在受热条件下脱除的氯化氢气体量随时间的变化,并考察了不同温度和载气流量对测定结果的影响。结果表明,测定结果随树脂受热温度的升高而降低,且随载气流量的增加而降低,在相同条件下测定多次所得结果的相对偏差均小于6%。2结构模型的构建及其与材料热稳定性的关系为探索PVC树脂分子链段低级结构中不饱和碳碳双键结构、含氧结构和树脂热稳定性之间的关系,进而分析PVC树脂热氧降解机理,本实验对通用PVC树脂的热性能和分子链段低级结构进行了研究,将通用PVC树脂分别置于温度为200℃和120℃并在不同气体氛围条件下进行热降解处理,以构建不饱和碳碳双键结构和含氧结构模型并利用TGA、XPS和FT-IR对其进行热性能和链段结构分析。结果表明,不饱和碳碳双键结构对PVC树脂的热和热氧稳定性影响程度较小,而含氧结构中的羰基结构对PVC树脂的热和热氧稳定性影响程度则较大,PVC树脂的热氧降解机理主要以氧气分子进攻分子链中的亚甲基或者次甲基结构,生成羰基结构,进而诱导PVC树脂大分子主链发生断键而降解。