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PVC包覆涤纶长丝的研制与表征

作　者: 石露
导　师: 王依民
学　校: 东华大学
专　业: 材料学
关键词: 聚氯乙烯聚乙烯共混包覆丝增容
分类号: TQ342.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

涤纶是产量最大、应用最广的合成纤维品种,涤纶纱线织造所得织物质地柔软、轻薄,一般仅应用于衣着面料。如何对涤纶进行复合生产,形成用于织造的特种复合纱,拓展其应用领域,是一个值得研究的课题。聚氯乙烯(PVC)作为世界第二大通用树脂,以其价格低廉、阻燃、绝缘、耐磨损等优良的综合性能获得了广阔的市场。本论文利用共混的方法制备一系列PVC共混物,并在一定条件下将PVC共混物均匀包覆在高强涤纶长丝外围,形成PVC/PET特种复合纱。由于PVC主链上的氯原子,使PVC具有许多优异性能(如阻燃性)同时,也存在一个缺点,极性强导致分子间作用力大,尤其在低温下分子链段冻结,从而硬化、脆化,耐低温性能较差。本课题采用改变PVC配方和聚合物共混改性两种方法来改善PVC的耐寒性,进行共混改性的聚合物为聚乙烯(PE)。由于PE和PVC的不相容性,分别用有机材料乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)和无机材料纳米碳酸钙(nano-CaCO3)作为增容剂增容两相,制备得到不同的PVC共混物作为包覆丝的包覆层材料,并对包覆层PVC共混物和包覆丝的相容性、耐寒性、耐热性和力学性能等进行表征。研究结果表明,在PVC配方中添加耐寒增塑剂和用PE进行聚合物共混改性均能够在一定程度上改善PVC的耐寒性。其中用己二酸二辛酯(DOA)作为PVC的增塑剂可以降低PVC的玻璃化转变温度(Tg)和脆化温度,但最佳效果为邻苯二甲酸二辛酯(DOP)和DOA配合使用。EVA增容PVC/PE时PVC、PE和EVA的最佳比例组成为100/10/10(质量比,下同),此时脆化温度-31.7℃。但EVA用量较大时,本身有一定的增韧效果,因此当PE用量固定时,脆化温度随着EVA含量的增加而降低。nano-CaCO3由于比表面积大、表面能高,易团聚,因此先用钛酸酯偶联剂进行表面处理,减小表面张力和表面能。用偶联剂表面处理后的nano-CaCO3增容PVC/PE共混物对PVC的耐寒改性效果最佳,当nano-CaCO3含量为5wt%时脆化温度可达到-35℃,光学显微镜观察到的相形态图也显示5wt%含量的nano-CaC03增容的PVC和PE分散相尺寸最为均匀,且两相相畴尺寸较小。对上述几种方法制备的改性PVC进行热失重分析,EVA增容的PVC/PE共混物和PVC热降解的第一阶段活化能基本相同,第二阶段活化能有较大提高,两者在平衡状态下的初始分解温度都在220℃左右。而nano-CaCO3增容的PVC/PE共混物热稳定性有较大幅度地提升,同等升温速率下初始分解温度比前两者高出20℃。而挤出包覆最适宜温度的研究表明,PVC、PVC/PE/EVA、PVC/PE/nano-CaCO3三者的最佳包覆温度依次增大。分别将PVC(不同增塑剂配方)、PVC/PE/EVA(100/10/10)、PVC/PE/nano-CaCO3(5wt%)和涤纶进行挤出包覆,制备的包覆丝强度都在3cN/dtex以上,以PVC/PE/nano-CaCO3(5wt%)/PET包覆丝强度最高,达3.6cN/dtex。

全文目录

摘要  5-8
ABSTRACT  8-12
第一章绪论  12-26
  1.1 PVC包覆涤纶长丝简介  12-14
  1.2 PVC共混改性及其相容性  14-19
    1.2.1 PVC/热塑性树脂共混体系  14-15
    1.2.2 PVC/橡胶共混体系  15-17
    1.2.3 PVC/热塑性弹性体共混体系  17-18
    1.2.4 PVC共混体系相容性  18-19
  1.3 有机材料增容PVC/PE共混体系  19-21
  1.4 无机材料增容PVC/PE共混体系  21-23
  1.5 本论文的研究目的与意义  23-26
    1.5.1 研究目的及意义  23-24
    1.5.2 主要研究内容  24-26
第二章 PVC包覆涤纶长丝  26-41
  2.1 引言  26
  2.2 实验部分  26-30
    2.2.1 实验原料及仪器  26-27
    2.2.2 PVC包覆涤纶长丝的制备方法  27-29
    2.2.3 PVC/PET包覆丝的性能测试  29-30
  2.3 结果与讨论  30-39
    2.3.1 PVC耐低温性能研究  30-31
    2.3.2 PVC热稳定性研究  31-36
    2.3.3 PVC/PET包覆丝力学性能研究  36-37
    2.3.4 最优包覆工艺的确定  37-39
  2.4 本章小结  39-41
第三章 PVC/PE/EVA共混体系包覆涤纶长丝  41-55
  3.1 引言  41
  3.2 实验部分  41-43
    3.2.1 主要原料及仪器  41
    3.2.2 PVC/PE/EVA共混体系包覆涤纶长丝的制备方法  41-42
    3.2.3 PVC/PE/EVA/PET包覆丝的性能测试  42-43
  3.3 结果与讨论  43-53
    3.3.1 PVC/PE/EVA共混体系相容性研究  43-47
    3.3.2 PVC/PE/EVA共混体系耐低温性能研究  47-48
    3.3.3 PVC/PE/EVA共混体系热稳定性研究  48-52
    3.3.4 PVC/PE/EVA/PET包覆丝力学性能和同心度研究  52-53
    3.3.5 最佳包覆温度的确定  53
  3.4 本章小结  53-55
第四章 PVC/PE/nano-CaCO_3共混体系包覆涤纶长丝  55-69
  4.1 引言  55
  4.2 实验部分  55-57
    4.2.1 主要原料及仪器  55-56
    4.2.2 PVC/PE/nano-CaCO_3包覆涤纶长丝的制备方法  56
    4.2.3 PVC/PE/nano-CaCO_3/PET包覆丝的性能测试  56-57
  4.3 结果与讨论  57-67
    4.3.1 nano-CaCO_3的表面处理  57-61
    4.3.2 nano-CaCO_3在共混物基体中的分散性  61-62
    4.3.3 PVC/PE/nano-CaCO_3共混体系相容性研究  62-64
    4.3.4 PVC/PE/nano-CaCO_3共混体系耐低温性能研究  64-65
    4.3.5 PVC/PE/nano-CaCO_3共混体系热稳定性研究  65-66
    4.3.6 PVC/PE/nano-CaCO_3/PET包覆丝力学性能和同心度  66-67
    4.3.7 最佳包覆温度的确定  67
  4.4 本章小结  67-69
第五章结论  69-71
参考文献  71-78
攻读硕士学位期间发表的论文和申请的专利  78-79
致谢  79

PVC包覆涤纶长丝的研制与表征

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