有机硅改性聚酯及其增塑PVC性能研究

发布时间：2020-04-02 14:26

【摘要】：聚氯乙烯(PVC)是目前应用最广泛的塑料之一,然而由于分子间强的极性作用,纯PVC材料硬度高、脆性大,加工困难,需要添加助剂以提高PVC材料的柔韧性。增塑剂则是用量最大的一种助剂,其中邻苯二甲酸酯类增塑剂的应用最为普遍。但邻苯二甲酸酯是一类单体型增塑剂,其增塑PVC的稳定性较差,增塑剂易从PVC中迁移出来,并且具有潜在的致癌性,因此绿色环保增塑剂的研发迫在眉睫。聚酯是由二元酸和二元醇缩聚而得,相比单体型增塑剂具有优异的耐迁移性,但其增塑效率却低于传统单体型邻苯酯类增塑剂。本文在聚酯增塑剂研究的基础上,将Si-O-Si基团引入聚酯中,利用其较好的柔韧性对聚酯进行改性,探讨了不同改性方法对聚酯增塑性能的影响。以丁二酸和己二醇为原料缩聚合成羟基封端的聚丁二酸己二醇酯(PHS),利用PHS端羟基与羟基硅油之间的缩合反应,将Si-O-Si基团引入PHS,获得羟基硅油改性的聚丁二酸己二醇酯(MPHS)。研究发现,当羟基硅油含量为5%,MPHS含量为40 phr时,MPHS增塑效率达到137.05%,较PHS提高了51.72%;FT-IR光谱和XPS分析发现,与纯MPHS相比,MPHS增塑的PVC中,改性聚酯的C=O吸收峰向低波数偏移,改性聚酯的Si-O-Si键能亦减小了0.5eV,这是因为在PVC/MPHS试样中,MPHS中的极性基团Si-O-Si和C=O分别与PVC中的α-H形成了氢键。氢键的存在使PVC与MPHS的作用力增大,故改性后MPHS的增塑效率提高,增塑剂在PVC中的稳定性增加。以马来酸酐和己二醇为原料缩聚合成了聚马来酸己二醇酯(MH),以1,1,3,3-四甲基二硅氧烷(TD)为改性剂,通过硅氢加成反应对MH进行改性,在MH主链上引入支链Si-O-Si链段,成功合成了TD改性聚马来酸己二醇酯(MHA)。实验发现Si-O-Si链段的加入有效地提高了MH的增塑效率,反映在增塑PVC试样的Tg降低和断裂伸长率增加;耐迁移性分析可以发现当TD含量为10%时即增塑剂MHA-2的迁移量均不超过2%,是这几种增塑剂中耐迁移性最佳的,而DOP的迁移量最高达20%,最低12.47%;根据红外光谱和XPS分析发现,PVC分子的极性基团与MHA的极性基团相互作用产生氢键,提高了增塑PVC试样柔韧性和稳定性。
【图文】：

示意图,示意图,增塑剂,增塑

图 2-1 反应示意图Fig.2-1Reaction diagram2.1.5 增塑 PVC 试样的制备通过溶液浇铸制备增塑 PVC 试样。在室温下将 PVC，增塑剂和钙/锌热稳定剂用高速混合机将其初步混合做到分散均匀，然后称取混合好的 2 g 溶于 80 mLTHF 中放置在三口烧瓶中，在 40 ℃的水浴锅内搅拌 2 小时。制备的溶液在清洁培养皿并在室温下干燥 7 天以除去大部分 THF。然后将固体薄膜取出并放入真空烘箱 7 天以除去残余的 THF。最后，将薄膜样品放在压片机上进行压片，将薄膜压成哑铃状的形状，然后包装在铝箔中并保存在干燥器中以供进一步测试。本实验使用的增塑剂有 DOP、有机硅改性聚丁二酸己二醇酯和聚丁二酸己二醇酯，两种增塑剂与 PVC 混合后进行涂膜，对比其热力学性能和机械性能。2.2 分析与表征2.2.1 傅里叶红外光谱（FT-IR）分析

红外光谱图,羟基硅油,红外光谱图,拉伸强度

图 2-2 PHS、MPHS、羟基硅油的红外光谱图Fig.2-2 FTIR spectrum of PHS、MPHS and hydroxy silicone oilPHS 的力学性能分析伸测试得到增塑 PVC 试样的拉伸强度和扯断伸长率，用这力学性能。/MPHS 的拉伸强度-3 可以看出增塑剂 PHS、MPHS-1 和 MPHS-2 添加量为 2拉伸强度逐渐减小，，MPHS-3 的拉伸强度逐渐增大，即当即增塑剂 MPHS-2，拉伸强度最小为 16.21 MPa。这说明随，PHS、MPHS 增塑 PVC 试样的拉伸强度先减小后增大，拉伸强度越来越小，这是由于增塑剂插入到 PVC 分子之之间的相互作用即氢键作用，使 PVC 分子链之间形成的个的线性链段，打破了原来的体系：PVC-PVC，降低了增大了运动空间，促进了 PVC 分子链的运动，从而提高，因此拉伸强度逐渐减小。从图中可以看出增塑剂添加量
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ325.3

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