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PVC增韧用聚醚型TPU的合成及应用研究

作　者: 周文杰
导　师: 李侃社
学　校: 西安科技大学
专　业: 化学工艺学
关键词: 聚氯乙烯热塑性聚氨酯弹性体共混增韧矿物增强
分类号: TQ325.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

聚氯乙烯(PVC)树脂原料易得、价格低廉,是用途广泛的通用型合成树脂之一,但其加工性能、冲击韧性和热稳定性差。因此,要对PVC进行改性,以提高其综合性能。研究表明,PVC与热塑性聚氨酯弹性体(TPU)共混可以明显改善PVC的冲击韧性和加工性能,所以本文以设计、合成PVC增韧改性专用聚醚型TPU为目标。以不同分子量的聚氧化丙烯醚多元醇(PPG-210、PPG-220、PPG-330)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、1,4-BDO为基本原料,设计合成了系列聚醚型热塑性聚氨酯弹性体。在异氰酸酯指数R=1.02,温度T=80℃,反应时间t=1 h的条件下,合成了具有不同软硬段配比的聚氨酯弹性体。通过元素分析、FTIR、相对分子质量测定等途径确定了TPU中的硬段含量,推断出了TPU的分子结构。通过双辊塑炼成功获得了PVC/TPU共混物材料,通过力学性能测试、扫描电镜(SEM)、热分析等途径表征了材料的结构与性能。发现加入氯化聚乙烯(CPE)可以明显改善PVC和TPU的相容性,提高制品的力学性能。当CPE含量为16%时,共混物的断裂伸长率比不添加时提高了344%,缺口冲击强度提高了742%,拉伸强度仅降低了29%。实验发现,聚醚多元醇分子量的大小对聚氨酯体系的微相分离程度有一定影响,分子量越大,体系达到最优微相分离所需的硬段含量越高。用PPG-210合成的TPU,在其分子量分散指数较小时,更适合用于PVC的增韧改性,当硬段含量Ch为50%时,拉伸强度为26.39 MPa,断裂伸长率为122.4%,缺口冲击强度为10.56 kJ/m2。与商品聚醚TPU相比,拉伸强度和断裂伸长率变化不大,但缺口冲击强度提高了43%;与PVC材料相比,断裂伸长率提高了562%,缺口冲击强度提高了878%,拉伸强度降低了50%,且TPU的加入,提高了PVC材料的热稳定性。以高岭土、蒙脱土、滑石粉为填料,合成了具有核壳包藏结构的聚氨酯弹性体,通过双辊塑炼获得了PVC/TPU/矿物复合材料。研究结果表明,本文合成的具有核壳包藏结构的聚氨酯弹性体不能实现对PVC的增强增韧,但可以提高材料的热稳定性。

PVC增韧用聚醚型TPU的合成及应用研究

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