微层挤出技术对PVC及其复合材料中塑化剂迁移抑制性能的研究

发布时间：2017-09-12 13:48

  本文关键词：微层挤出技术对PVC及其复合材料中塑化剂迁移抑制性能的研究

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【摘要】：聚氯乙烯(PVC)由于其树脂粉原料来源广泛,生产价格成本较低,同时其产品具有一系列优良性能,被普遍应用在农业薄膜、生物医药、食物包装等领域。为了提高产品韧性和弹性,需要向PVC中加入大量塑化剂,但在使用过程中,塑化剂会向周围环境中迁移,严重时会使制品性能发生较大变化,同时其能够经多种途径侵入人体组织产生毒害作用,伴随人们健康及环境保护意识的提高,呼吁禁止使用有害塑化剂的声音越发强烈。本文以微层挤出加工技术为依托,制备了以PVC为基体的不同复合材料,同时以微层挤出技术对PVC及其复合材料中塑化剂DOTP迁移抑制性能为切入点,进行了系统深入的研究。主要内容和研究成果如下：(1)利用模流分析软件Moldex3D对层叠单元流道进行了模拟,结果表明：该层叠单元采用扭转曲线设计,熔体在其中能够均匀流动,有利于制品均匀分层及制品质量的改善；该扭转流道中存在较强的持续剪切作用,纤维填充模拟表明该剪切作用有利于实现其均匀分散和可控取向。(2)采用微层挤出技术制备了1、9、81、729层单组份PVC样品,并对其抑制塑化剂DOTP向其它物质中迁移进行了研究,结果表明,高分子熔体在层叠单元流道中受到持续剪切,分子链沿着挤出方向以更加规整和致密的形态排布,分子链的有序排布对抑制样品中塑化剂DOTP向其它物质中的迁移有显著作用,且这种作用伴随微层层数的增加而增强,当加入六节层叠单元时,样品中塑化剂DOTP挥发稳定性、水抽出稳定性、固体迁移稳定性分别提升64.37%、41.38%、79.53%。(3)PVC中加入适量纳米CaCO3,不仅能够降低生产成本,同时可抑制软PVC产品中塑化剂DOTP向其它物质中迁移。本文利用微层挤出技术制备了PVC/CaCO3,SEM和流变测试显示,纳米CaCO3能够较均匀分布在PVC中,当加入9份纳米CaCO3,串联六节层叠单元时,样品抑制塑化剂DOTP向其它物质中迁移性能最好,其塑化剂DOTP挥发稳定性、固体迁移稳定性分别提升76.59%、89.05%。(4)PVC中加入OMMT并使其剥离和取向排布可形成大量二维片状结构,从而延长塑化剂DOTP扩散路径,将显著提高样品抑制塑化剂DOTP向其它物质中迁移的能力。本文利用微层挤出技术制备了PVC/OMMT复合材料,当加入2.5份OMMT,串联六节层叠单元时,样品表现出优异的抑制塑化剂DOTP迁移能力,其塑化剂DOTP挥发稳定性、水抽出稳定性、固体迁移稳定性分别提升72.79%、65.75%、88.33%,。(5)利用微层挤出技术在成型加工方面的优势,结合吹塑成型加工技术,制备了PVC大棚膜,结果表明,层叠后的吹塑样品其抑制塑化剂DOTP迁移能力以及力学性能均优于不加层叠单元直接吹塑的样品。
【关键词】：微层挤出 挥发稳定性 抽出稳定性 迁移稳定性 力学性能
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ325.3;TB332
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-16
• 符号说明16-17
• 第一章 绪论17-25
• 1.1 课题研究背景17-18
• 1.2 国内外研究现状18-24
• 1.2.1 抑制PVC中塑化剂迁移研究现状18-22
• 1.2.2 微层挤出技术研究现状22-24
• 1.3 本论文的研究内容24-25
• 第二章 微层挤出实验设备设计与平台搭建25-33
• 2.1 引言25-26
• 2.2 层叠单元结构设计26-27
• 2.3 微层挤出实验平台搭建27
• 2.4 基于Moldex3D的层叠单元流道模拟27-32
• 2.4.1 模型建立27-28
• 2.4.2 层叠单元中熔体流动状态研究28-30
• 2.4.3 层叠单元中剪切场分布研究30-31
• 2.4.4 层叠单元流道取向与分散作用31-32
• 2.5 本章结论32-33
• 第三章 微层挤出技术抑制PVC中塑化剂迁移33-43
• 3.1 引言33
• 3.2 实验与表征33-35
• 3.2.1 实验装置33
• 3.2.2 实验材料与配方33-34
• 3.2.3 样品制备34
• 3.2.4 测试与表征34-35
• 3.3 实验结果与讨论35-42
• 3.3.1 不同层数样品DOTP迁移稳定性35-38
• 3.3.2 样品取向度与结晶性38-41
• 3.3.3 不同层数样品拉伸强度41-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第四章 微层挤出PVC/CaCO_3复合材料抑制塑化剂迁移43-53
• 4.1 引言43
• 4.2 实验与表征43-45
• 4.2.1 实验装置43
• 4.2.2 实验材料与配方43-44
• 4.2.3 样品制备44
• 4.2.4 测试与表征44-45
• 4.3 实验结果与讨论45-51
• 4.3.1 不同层数PVC/CaCO_3样品SEM形貌45-47
• 4.3.2 不同层数PVC/CaCO_3样品塑化剂DOTP迁移稳定性47-50
• 4.3.3 不同层数PVC/CaCO_3样品力学性能50-51
• 4.4 本章小结51-53
• 第五章 微层挤出PVC/OMMT复合材料抑制塑化剂迁移53-59
• 5.1 引言53
• 5.2 实验与表征53-55
• 5.2.1 实验装置53
• 5.2.2 实验材料53-54
• 5.2.3 样品制备54
• 5.2.4 测试与表征54-55
• 5.3 实验结果与讨论55-58
• 5.3.1 不同层数PVC/OMMT样品挥发稳定性55-56
• 5.3.2 不同层数PVC/OMMT样品水抽出稳定性56-57
• 5.3.3 不同层数PVC/OMMT样品固体迁移稳定性57-58
• 5.4 本章小结58-59
• 第六章 微层挤出吹塑成型制备PVC大棚膜59-71
• 6.1 引言59
• 6.2 PVC大棚膜配方研究59-65
• 6.2.1 分子量和DOTP份数对样品力学性能的影响59-62
• 6.2.2 高低分子量PVC混合物塑化性能参数62-65
• 6.3 PVC大棚膜的制备65-69
• 6.3.1 材料与配方65
• 6.3.2 样品制备65
• 6.3.3 测试与表征65-66
• 6.3.4 层叠挤出吹塑大棚膜中DOTP迁移性能66-68
• 6.3.5 层叠挤出吹塑大棚膜力学性能68-69
• 6.4 本章小结69-71
• 第七章 结论与展望71-73
• 7.1 结论71
• 7.2 展望71-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-79
• 研究成果及发表的学术论文79-81
• 作者及导师简介81-82
• 附件82-83

【参考文献】

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本文编号：837603