1、毕业论文PAA 添加量对 PVC/PAA复合材料的影响太原工业学院毕业论文IPAA 添加量对 PVC/PAA 复合材料的影响摘要:本论文以 PVC/PAA 复合材料为研究对象，通过 共混改性方法，改性聚氯乙烯。首先使用两步法制备出合适分子量的聚酰胺酸, 通过热重分析、力学实验、红外光谱分析、偏光显微镜分析等手段，测试加入不同添加量的聚酰胺酸的复合材料的性能，从而分析探讨不同添加量的 PAA 对复合材料性能的影响。实验结果表明： 随着 PAA 添加量的增加，PVC/PAA 复合材料的拉伸强度、冲击强度以及断裂伸长率都呈上升的趋势，热稳定性也会提高。关键词:复合材料，共混改性，聚氯乙烯，聚酰胺酸，
2、添加量太原工业学院毕业论文IIEffect of PAA content on PVC/PAA compositesAbstract: It is the research object about PVC/PAA composite material in this paper, To modified Polyvinyl chloride (PVC) through blending modification methods. Two-step method to prepare different molecular weight of PAA by thermo-gravimetric
3、 analysis, mechanical test, Infrared spectrum analysis, polarizing microscope analysis methods, such as test to join different addition amount of polyamide acid composite materials performance, so as to analyze different addition amount of PAA on the properties of composite materials. The experiment
4、al results show that: with PAA, with the increase of adding amount of PVC/PAA composite materials tensile strength, impact strength and elongation at break are rising trend, thermal stability will also increase.Keywords: composite material, blending modification, polyvinyl chloride, polyamide acid,
5、adding quantity太原工业学院毕业论文III目录1 前 言 .21.1 聚氯乙烯 .21.2 聚酰胺酸 .21.3 研究目的及重要意义 .21.4 论文研究内容 .22 实验部分 .22.1 实验原料 .22.1.1 原材料 .22.1.2 聚酰胺酸的合成 .22.1.3 复合材料的配方 .22.2 实验仪器及设备 .22.3 实验工艺流程 .22.3.1 聚酰胺酸分子量的测定 .22.3.2 复合材料的制备 .22.3.3 复合材料的成型及样品的制备 .22.4 实验项目 .22.4.1 冲击实验 .22.4.2 拉力实验测试 .22.4.3 热重实验 .22.4.4 扫描电镜
6、.22.4.5 偏光显微镜 .22.4.6 红外光谱 .22.4.7 垂直燃烧 .23 结果与讨论 .23.1 复合材料的力学性能分析 .23.2 复合材料的热稳定性能的数据及分析 .23.2.1 热重实验分析 .23.2.2 垂直燃烧测试分析 .2太原工业学院毕业论文IV3.3 复合材料聚集态结构及反应的分析 .23.3.1 偏光显微镜图的分析 .23.3.2 红外光谱图的分析 .24 结论 .2参考文献 .2致谢 .2太原工业学院毕业论文11 前 言1.1 聚氯乙烯聚氯乙烯（PVC）是世界五大通用塑料之一，广泛应用于建筑，轻工业品，电线电缆，医药和农业等国民经济许多领域。PVC 为无定形结
7、构的白色粉末，支化度较小，具有价格便宜、透明性好、难燃、电绝缘性好和耐腐蚀等优点，可通过添加各种添加剂和运用多种成型方法制得性能各异、用途广泛的软质或硬质制品 1。工业生产的 PVC 分子量一般在 5 万12 万范围内，具有较大的多分散性，分子量随聚合温度的降低而增加；无固定熔点，808 5开始软化，130变为粘弹态，160180开始转变为粘流态；有较好的机械性能，抗张强度 60MPa 左右，冲击强度 510kJ/m 2；有优异的介电性能。但对光和热的稳定性差，在 100以上或经长时间阳光曝晒，就会分解而产生氯化氢，并进一步自动催化分解，引起变色，物理机械性能也迅速下降，在实际应用中必须加入稳
8、定剂以提高对热和光的稳定性。PVC很坚硬，溶解性也很差，只能溶于环己酮、二氯乙烷和四氢呋喃等少数溶剂中，对有机和无机酸、碱、盐均稳定，化学稳定性随使用温度的升高而降低。PVC 溶解在丙酮-二硫化碳或丙酮苯混合溶剂中，用于干法纺丝或湿法纺丝而成纤维，称氯纶。具有难燃、耐酸碱、抗微生物、耐磨并具有较好的保暖性和弹性。 因此对 PVC 进行改性使其的热稳定性的改善很有必要。 通用 PVC 树脂的热稳定性差，加工过程中易受热发生由活性部位(如烯丙基氯、叔氯、叔氢、带双键或过氧化物残基的端基等)引发的自催化脱氯化氢反应，形成共扼多烯链，并进而发生断链、交联等反应而变色、降解，致使塑料制品质量变差，性能下
9、降，进而影响其加工和使用性能。此外聚氯乙烯的抗冲击性能差、燃烧时放出的氯化氢有毒，因此，为了拓宽 PVC 的使用范围，人们致力于对通用 PVC 树脂进行耐热改性、抗冲击性能、拉伸性能改性进而开发新型耐热 PVC 树脂。太原工业学院毕业论文2目前，PVC 耐热改性的方法主要有添加热稳定剂、共混改性、交联改性、共聚改性以及氯化改性和无机粒子改性等，通过这些方法，可以改善聚氯乙烯的耐热性能、抗冲击性能，拓宽使用范围。其中添加稀土热稳定剂所改性的 PVC 效果好优点多，使得此方法成为热点研究之一。共混改性是应用最广泛研究最多的一种，即在其粉末中加入玻璃化转变温度（T g）较高的树脂（即高分子耐热改性剂
10、） ，通过混合提高其耐热性能，该方法工艺一般比较简单，可实施性强。目前研究出的材料性能大幅提高，前景广阔。氯化改性也是目前改性的主要方法之一，有溶液氯化法和悬浮氯化法之分，其中悬浮氯化法制造的氯化聚氯乙烯耐热性较高。缺点是要在增加耐热性时也增加了脆性所以必须加入一定的抗冲击性剂 2。1.2 聚酰胺酸聚酰胺酸（PAA）是聚酰亚胺的前驱物，聚酰亚胺是一类新型高性能的聚合物材料，是由聚酰胺酸脱水环化而成，因此高分子量的聚酰胺酸是获得高性能 PI 的前提。聚酰亚胺是综合性能最佳的有机高分子之一，耐高温达 400以上 ，长期使用温度范围200300，无明显熔点，高绝缘性能，介电损耗仅 0.0040.00
11、7，属 F 至 H 级绝缘材料，也具有优良的机械性能和摩擦力学性能，被誉为“塑料之王” 。聚酰亚胺在性能和合成化学上的特点，应用于用于航天、航空器、火箭部件、压缩机旋片、活塞环、精密机械行业及特种泵密封等机械部件上，是最耐高温的结构材料之一 3。聚酰亚胺作为很有发展前途的高分子材料已经得到充分的认识，在绝缘材料中和结构材料方面的应用正不断扩大。在功能材料方面正崭露头角，其潜力仍在发掘中。其应用面很广，对于加工也是有多种多样的要求，例如高均匀度的成膜、纺丝、气相沉淀、亚微米级光刻、深度直墙刻蚀、大面积、大体积成型、离子注入、激光精度加工、纳米级杂化技术等等都为聚酰亚胺的应用打开广阔的天地。 随着
12、合成技术的加工技术的进一步提高和成本的大幅度降低，同时具有优越机械性能、电绝缘性能，热塑性聚酰亚胺必将在未来的材料领域中显示其更为突出的作用。但是在发展了四十年之后仍未成为一个更大的品种，其主要原因是在单体合成及聚合方法上寻找降低成本的途径。 聚酰亚胺的合成方法可以分为两大类，第一类是在合成过程中或者在大分子反应中形成酰亚胺环；第二类是以还有酰亚胺环的单体聚合成聚酰亚胺。太原工业学院毕业论文3聚酰 亚 胺 主 要 由 二 元 酐 和 二 元 胺 合 成 ， 这 两 种 单 体 与 众 多 其 他 杂 环 聚 合 物 ， 如 聚 苯并 哑 唑 、 聚 苯 并 噻 唑 、 聚 喹 哑 啉 和 聚
13、喹 啉 等 单 体 比 较 ， 原 料 来 源 广 ， 合 成 也 较 容易 。 二 酐 、 二 胺 品 种 繁 多 ， 不 同 的 组 合 就 可 以 获 得 不 同 性 能 的 聚 酰 亚 胺 。聚酰 亚 胺 受 到 重 视 是 因 为 具 有 突 出 的 综 合 性 能 ， .在 合 成 上 具 有 多 种 途 径 ， 最 有 最广 泛 地 应 用 领 域 。 其突出的综合性能主要体现在其分解温度一般都在在 500左右，有些达到 600，是迄今聚合物中热稳定性最高的品种之一。聚酰亚胺可耐极低温，如在269的液态氦中不会脆裂。聚酰亚胺具有优良的机械性能，未填充的塑料的抗张强度都在 100M
14、pa 以上，均苯型聚酰亚胺的薄膜为 170Mpa 以上，而联苯型聚酰亚胺达到 400Mpa。作为工程塑料，弹性模量通常为 34Gpa，纤维可达到 200Gpa，据理论计算，均苯四甲酸二酐和对苯二胺合成的纤维可达 500Gpa，仅次于碳纤维。一些聚酰亚胺品种不溶于有机溶剂，对稀酸稳定，一般的品种不大耐水解，这个看似缺点的性能却使聚酰亚胺有别于其他高性能聚合物的一个很大的特点，即可以利用碱性水解回收原料二酐和二胺，改变结构也可以得到相当耐水解的品种，如经得起120，500 小时水煮。聚酰亚胺的热膨胀系数在 210-5310 -5，热塑性聚酰亚胺 310-5，联苯型可达 10-6，个别品种可达 10
15、-7。聚酰亚胺具有很高的耐辐照性能，其薄膜在 5109rad快电子辐照后强度保持率为 90%。聚酰亚胺具有良好的介电性能，介电常数为 3.4 左右，引入氟，或将空气纳米尺寸分散在聚酰亚胺中，介电常数可以降到 2.5 左右。介电损耗为 10-3，介电强度为 100300KV/mm，广成热塑性聚酰亚胺为 300KV/mm，体积电阻为 1017cm。这些性能在宽广的温度范围和频率范围内仍能保持在较高的水平。聚酰亚胺无毒，可用来制造餐具和医用器具，并经得起数千次消毒。有一些聚酰亚胺还具有很好的生物相容性，例如，在血液相容性实验为非溶血性，体外细胞毒性实验为无毒。聚酰亚胺作为很有发展前途的高分子材料已经
16、得到充分的认识，在绝缘材料中和结构材料方面的应用正不断扩大。在功能材料方面正崭露头角，其潜力仍在发掘中。但是在发展 40 年之后仍未成为更大的品种。其主要原因是，与其他聚合物比较，成本还是太高。因此，今后聚酰亚胺研究的主要方向之一仍应是在单体合成及聚合方法上寻找降低成本的途径 4。太原工业学院毕业论文41.3 研究目的及重要意义PVC 树脂的热稳定性差，加工过程中易受热发生由活性部位(如烯丙基氯、叔氯、叔氢、带双键或过氧化物残基的端基等)引发的自催化脱氯化氢反应，形成共扼多烯链，并进而发生断链、交联等反应而变色、降解，致使塑料制品质量变差，性能下降，进而影响其加工和使用性能。又由于聚酰亚胺是一
17、种具有高的热稳定性、可耐及低温、有良好的机械性能、耐有机溶剂、高耐辐射性、很好的介电性能、无毒和优异绝缘性工程塑料。所以本实验就是利用聚酰胺酸对聚氯乙烯进行共混改性，提高聚氯乙烯的热稳定性、抗冲击性。拉伸性能，并分析改性过程中的化学变化，使聚氯乙烯获得更高的性能。 1.4 论文研究内容本论文研究的内容是 PAA 添加量对 PVC/PAA 复合材料性能的影响，其中主要是对PAA 添加量对 PVC/PAA 复合材料的热稳定性、力学性能以及对 PVC 聚集态结构的影响。通过热重实验表征复合材料热稳定性能；通过拉伸实验、冲击实验表征复合材料力学性能；通过垂直燃烧实验表征复合材料阻燃性能；通过红外光谱扫
18、描实验、偏光显微镜、扫描电镜实验表征复合材料的微观结构；从而全面分析其综合性能，选出性能最好的复合材料。太原工业学院毕业论文52 实验部分2.1 实验原料2.1.1 原材料原料药品及来源见表 2.1。表 2.1 原料药品及来源Table 2.1 the pharmaceutical raw materials and sources药品牌号出产 地聚氯乙烯（PVC） 7058 上海金辉贸易化工有限公司邻苯二甲酸二辛脂（DOP） 天 津 市 大 茂 化 学 试 剂 有 限 公 司N-甲基吡咯烷酮（NMP） 濮阳迈奇科技有限公司4,4-二胺基二苯醚（ODA） 上海邦成有限公司均苯四甲酸二酐（ PMDA） HG 2340-2005 廊坊格瑞泰化工有限公司三盐 市售硬脂酸锌 C18广州市宬铧贸易有限公司硬脂酸钡 广州市宬铧贸易有限公司液体石蜡 市售二盐 市售
