论文部分内容阅读
聚氯乙烯(PVC)溶胶是PVC糊树脂和填料等原料助剂,在液态增塑剂中搅拌分散后形成的悬浮体系,是未加工状态下PVC塑料的一种独特液体形式,广泛应用于汽车、建筑、日用品以及包装材料等领域。不同的应用领域,对PVC溶胶各项性能的要求有所不同。在包装材料领域,PVC溶胶作为玻璃瓶装食品瓶盖中使用的密封材料,除要求其满足瓶盖滴塑工艺中的加工要求,如:注胶时有适宜的黏度、较高的凝胶温度等,还要求其成品有优异的密封性能,并且满足环保安全的要求。2007年,包括中国“老干妈”在内的十多种亚洲玻璃瓶装食品在欧盟被实施禁售,含有邻苯类“有毒”增塑剂的瓶盖垫是导致产品被下架的最终原因。可见,作为瓶类容器封装的关键部分,瓶盖虽小,对保证产品的质量同样至关重要。对采用滴塑工艺的金属瓶盖,PVC溶胶仍是不可取代的密封材料。如何保证PVC溶胶在环保化进程中,还能兼顾材料的可加工性能和应用性能,是该类材料需要关注的重点。 本论文主要针对PVC溶胶在瓶盖密封材料的环保化应用,采用了界面改性、环保增塑和高发泡技术对溶胶进行了改性,主要研究了制备工艺、储存温度对PVC溶胶黏度性能的影响,研究了糊树脂粒子形态、增塑剂以及填料类型对PVC溶胶黏度、凝胶、塑化流变加工性能以及发泡和环保应用性能的影响,并研究了发泡性能和流变性能间的关系规律,得到的主要结论有: (1)PVC溶胶的分散速度、分散时间和储存温度对黏度性能有明显影响;分散速度快、分散时间长以及储存温度在25℃-40℃时,PVC溶胶的黏度性能相对稳定。 (2)随着温度的升高,PVC溶胶黏度先降低,后由缓慢上升至快速上升,形成一个肩峰并达到一个最大值,最后又逐步变小,黏度变化流变曲线呈非正态分布趋势。流变曲线可分为四个阶段:第一阶段时黏度先降低;第二阶段时黏度开始上升但相对缓慢。前两个阶段黏度主要受糊树脂颗粒形状、颗粒表面、粒径大小、比表面积、粒径分布峰型因素以及增塑剂黏度和分子结构的影响。第三阶段时黏度急速升高,形成一个肩峰并达到一个最大值。该阶段黏度主要受糊树脂次级粒子的颗粒解碎率、增塑剂的增塑效率以及与树脂的相容性的影响。第四阶段时黏度又逐步变小。黏度主要受糊树脂分子量及其分布以及增塑剂与树脂相容性的影响。糊树脂分子量越大,分子量分布越窄,增塑剂与树脂的相容性越好,熔体黏度也越大。填料对流变曲线各阶段的黏度均有影响,主要与填料的粒径及形貌有关。 (3)PVC溶胶中发泡剂的起始分解温度(Tf(5%))、分解峰温(Tf),以及Tf(5%)与复数黏度最大值对应温度(Tηmax)的差值(Tf(5%)—Tηmax)三个因素对材料的发泡质量有显著影响。当Rf和Tf(5%)处于PVC溶胶的最佳温度区间时,Tf和Tf(5%)越高,Tf(5%)—Tηmax越大,则发泡材料密度越小,发泡倍率越高。储存时间和填料对PVC溶胶的Tηmax没有影响;糊树脂聚合度越小,增塑剂分子量越小、与树脂的相容性越好,都会使Tηmax变小,从而使得Tf(5%)—Tηmax变大,有利于获得好的发泡材料。建立了Tf、Tf(5%)和Tf(5%)—Tηmax三个因素与发泡材料密度和发泡倍率的三元线性回归方程模型,回归方程在0.05显著性水平上有实用价值,能较好地预测发泡材料的密度和发泡倍率。 本论文从粒子形态特征和分子结构特征方面进行系统研究,得到了影响PVC溶胶黏度、凝胶、塑化流变行为的原因。将发泡剂在PVC溶胶中的热力学分解温度参数与溶胶的流变行为特征温度相结合,建立了预测材料发泡质量的模型和方法。将界面改性技术、无毒增塑改性技术及高发泡技术进行集成,与产品加工性能及应用性能相结合,开发了环保型高性能的PVC瓶盖密封材料。