PVDF/PMMA热熔胶的制备与研究

来源 :常州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wanglq2009
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目前PTFE除尘滤袋都是PTFE覆膜针刺毡经缝合制成,然后对缝纫线孔进行封条粘结封堵,生产工序多、成本高。为了在生产过程中,能够进行一次性粘接,本文利用PVDF分子结构与PTFE相似的特性,通过熔融共混的加工方法,制备PVDF/PMMA热熔胶,并且对热熔胶的耐热性能进行改善提升,具体如下(1)首先对PVDF/PMMA热熔胶中的PVDF与PMMA组份比例进行了探索,研究了不同比例下PVDF/PMMA热熔胶的粘结性能、加工性能以及耐热性能。当PVDF/PMMA为75/25时,熔体流动速率为8.45 g/10min,维卡软化温度为125℃,加工性能较好;与PTFE除尘滤布的剥离强度大于PTFE纤维的拉伸强度(滤布纤维被拉断,满足使用要求),粘结性能较好;初始分解温度也从PMMA的291℃,转变为PVDF/PMMA热熔胶整体初始分解温度326℃;向其中加入10%的PPS组分以后,随着PPS组分含量的增多,结晶度从26.5%下降到23.4%,熔融温度由172.74℃下降到171.75℃,变化不大;虽然熔体流动速率略微下降,但是维卡软化温度从125℃上升到156℃;在120℃的环境下,PVDF/PMMA热熔胶剥离强度仅为30.73 N/15 mm,而PVDF/PMMA/PPS热熔胶的剥离强度仍然大于PTFE纤维布的拉伸强度,仍能满足使用要求,满足高温下的粘结性能要求;由于PMMA开始分解温度与PPS加工温度接近,使得熔接加工难度增加;对不同PPS含量的PVDF/PMMA/PPS热熔胶进行流变性能测试时,PPS含量为10%,储能模量G`由明显的储能平台,说明在低频时,黏性开始转变为弹性,剪切变稀现象明显;最后通过扫描电镜分析发现,PVDF/PMMA/PPS热熔胶对PTFE纤维布渗透较好,形成了机械铆合作用。(2)对PVDF/PMMA/PA6热熔胶进行粘结性能、加工性能、耐热性能以及结晶性能研究。在前一章节的基础上,继续选择PVDF/PMMA比例为75/25,并选择加工过温度范围更广的PA6作为第三组分,与PVDF/PMMA进行共混,制备PVDF/PMMA/PA6热熔胶。随着PA6组分的添加,熔体流动速率下降,在0%~5%以及15%~20%时,熔体流动速率变化很大,分别由8.45 g/10 min下降到6.72 g/10 min以及6.06 g/10min下降到5.24 g/10 min;PA6的添加量为15%时,维卡软化温度由125℃上升到156℃,但是随PA6含量上升,维卡软化温度上升缓慢,熔体流动速率下降明显;在粘结测试中,PA6含量为10%以及15%时,在低温下,粘结效果均满足使用要求,然而在150℃时,PA6含量为15%的PVDF/PMMA/PA6热熔胶的剥离强度仍然保持在40.76 N/15 mm。当PA6含量小于10%时,在DSC结晶曲线中,结晶峰不明显,熔融焓较小,仅为6.7 J·g-1。PA6含量从0%提高到5%时,PVDF/PMMA热熔胶中PVDF的结晶度,从26.5%提高到47.7%。但是随着PA6含量上升,PVDF结晶度上升幅度很小,仅为1.2%。熔融温度与熔融焓变化幅度都很小。在热重分析测试中,PA6组分在此提高了PVDF/PMMA热熔胶的初始分解温度,从320℃提高到340℃。选择最佳的PA6添加含量,进行流变性能测试,可以看出添加15%含量的PA6时,PVDF/PMMA/PA6热熔胶的储能模量上升最快,损耗模量上升幅度小于储能模量,并且在复数黏度较高,具有明显的剪切变稀现象;对PVDF/PMMA/PA6热熔胶进行耐老化试验,发现由于PA6的吸水率很大,在第15天时,剥离强度就下降到40.27 N/15 mm,吸水率高达0.61%,无法在潮湿环境中长期使用。(3)对制备出的PVDF/PMMA/PA6热熔胶进行改性,降低吸水率,提高耐老化性能。选择500目、1500目以及3000目三种不同尺寸的MMT粉末,使用硅烷偶联剂KH-550对其改性,而后再与PA6共混;对比不同尺寸的MMT粉末改性前后的接触角,通过傅里叶红外测试、XRD衍射测试,发现MMT-1500粉末改性效果最好,硅烷偶联剂成功附着在MMT粉末表面。经过改性后,MMT粉末层间距为1.27 nm扩大0.04 nm。而后将改性PA6与PVDF/PMMA共混,通过熔体流动速率测试、粘结性能测试以及吸水率测试分析,发现PVDF/PMMA/改性PA6热熔胶中,PA6最佳含量仍然为15%,在粘结性能满足使用要求的基础上,吸水率从0.71%下降到0.53%;在耐老化测试分析中表明,剥离强度在第25天时,下降为40.45 N/15 mm,吸水率为0.62%,比PA6未改性前,使用时间延长10天,吸水率降低。最后对改性MMT粉末以及热熔胶粘结样品进行扫描电镜分析。(4)在全文PVDF/PMMA体系的热熔胶下,针对添加不同第三组分的PVDF/PMMA热熔胶,探讨PVDF/PMMA体系热熔胶的粘接机理。分别选取不同熔体流动速率的PVDF/PMMA/PPS热熔胶、PVDF/PMMA/PA6热熔胶以及PVDF/PMMA/改性PA6热熔胶中的各两组进行对比。实验结果发现,满足使用要求的PVDF/PMMA热熔胶具有较好的加工流动性,熔体流动速率均在5.5 g/10 min。同时对三组不同熔接加工温度的PVDF/PMMA热熔胶应用样品,进行熔接温度与剥离强度的对比,实验结果证明,熔接温度高于第三组分熔点20℃~30℃情况下,PVDF/PMMA体系热熔胶的剥离强度满足使用要求。并且在微观形貌测试中可以看到,高熔体流动速率的PVDF/PMMA热熔胶测试样品对于PTFE纤维布微孔渗透情况,明显好于低熔体流动速率的PVDF/PMMA热熔胶测试样品,并且在PTFE纤维布中形成了有效的机械铆合结构,提高了热熔胶的剥离强度。
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