文档介绍：河北工业大学
硕士学位论文
弹性体的结构设计及其共聚氯乙烯的接枝与增韧机理研究
姓名:董伏强
申请学位级别:硕士
专业:高分子化学与物理
指导教师:潘明旺
2011-05
河北工业大学硕士学位论文
弹性体的结构设计及其共聚氯乙烯的接枝与增韧机理研究
摘要
采用丙烯酸正丁酯(nBA)与苯乙烯(St)为核层单体、氯乙烯(VC)为壳层单体,
通过两步乳液聚合法合成了 PnBA、P(nBA-co-St)和 PSt 三类具有窄粒径分布的共聚或均聚
乳液,并以该乳液为种子与氯乙烯(VC)单体进行乳液接枝共聚,制备了 P(nBA-co-St)/PVC
系列不同形态的复合粒子。
通过激光粒度分析仪(LPSA)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、
动态热机械分析仪(DMA)、差示扫描量热分析法(DSC)与简支梁冲击试验机等测试手
段对复合粒子的微观形态结构、材料冲击性能、冲击断面形貌等进行了测试和表征。通过
索氏抽提、凝胶渗透色谱仪(GPC)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、核磁共振波谱仪(1H-NMR)
等表征了复合粒子的接枝情况。着重考查了不同核层单体配比对复合树脂的粒子形态、接
枝情况、玻璃化转变温度、冲击性能等的影响。
研究结果表明:P(nBA-co-St)/PVC 复合粒子具有与接枝前相似的粒径分布,乳液粒径
在接枝前后有明显增长,证明了 PVC 已成功地包覆在 P(nBA-co-St)乳胶粒上;SEM 照片
与 TEM 照片显示,复合粒子粒径大小均匀,与粒径分析结果相吻合。并且从 TEM 照片能
清楚分辨出,复合粒子具有明显的核壳结构;采用索氏抽提的方法分离出了复合树脂中的
接枝共聚物 P(nBA-co-St)-g-PVC,通过 FTIR 与 1H-NMR 对该接枝共聚物的结构进行了表
征;并很好地解释了在 VC 接枝 P(nBA-co-St)过程中显现的缓聚现象:核层共聚单体中苯
乙烯含量的增加,使得接枝 VC 过程变得困难,并且 PVC 的接枝率也随之降低,索氏抽提
结果与 GPC 结果也证实了这一观点;DSC 和 DMA 结果表明,随着核层共聚物中聚苯乙烯
组分含量的增加,复合材料在低温区的力学损耗峰逐渐移向高温方向。比较 PSt 组分,因
纯 PnBA 核更易于接枝 VC,从而显著地影响了复合树脂低温转变区的 Tg 值;当核层单体
投料比 nBA/PSt 为 75/25(wt/wt)时,所制材料缺口冲击强度为纯乳液 PVC 材料的 10 倍。
从材料缺口冲击断面的扫描电镜照片分析可知:该材料断裂为典型的的韧性断裂,
P(nBA-co-St)原位增韧 PVC 机理源于基体的剪切屈服。
关键词:聚氯乙烯,苯丙胶乳,接枝,缓聚,增韧
i
弹性体的结构设计及其共聚氯乙烯接枝与增韧机理研究
STUDY ON THE STRUCTURE DESIGN OF ELASTOMER AND
THE GRAFTING AND TOUGHENING MECHANISM OF
ELASTOMER COPOLYMERIZATION WITH VINYL
CHLORIDE
ABSTRACT
P(nBA-co-St)/posite resins were prepared via two-step seeded emulsion
copolymerization. Firstly, P(nBA-co-St) copolymer latex was synthesized using n-butyl acrylate
(nBA) and styrene (St) through semicontinuous seeded emulsion copolymerization, then the
P(nBA-co-St) copolymer latexes were copolymerized with vinyl chloride monomer (VCM).
Morphological structure of posite particles and blending materials were characterized
by Laser particle size analyzer (LPSA), scanning electron microscope (SEM), transmission
electron microscope (TEM), differential scanning calorimeter (DSC), dy