改性纤维制备复合PVC工艺的研究
本课题以溶解浆为原料，琥珀酸酐、醋酸酐为改性试剂制备了两种酯化改性纤维。并分别将两种改性纤维与聚氯乙烯（PVC）复合，通过双螺杆挤出机的高剪切和高温作用实现了复合材料的制备，并且在改性纤维与PVC熔融共混的过程中将纤维解离，提高了PVC板材的机械性能和生产效率。 一种以醋酸酐为乙酰化试剂，一种以琥珀酸酐为酯化改性试剂探讨了不同条件对改性纤维取代度的影响并提出一种新的琥珀酸酐改性方式将有机溶剂DMSO（二甲基亚砜）替换成纤维内部结合水讨论了结合水含量对纤维取代度的影响。并通过SEM对纤维形貌进行了表征，利用接触角测试、FT-IR、NMR分析、XPS分析证明了两种酯化改性的成功。通过测试改性后纤维的聚合度发现琥珀酸酐改性对纤维聚合度影响要小于乙酰化改性的影响，改性后的聚合度从887降低到774。通过XRD结果表明琥珀酸酐改性对纤维结晶度影响较小，但引入了羧基使改性纤维热稳定性的降低。通过TG分析发现琥珀酸酐改性纤维的热稳定性低于乙酰化改性纤维热稳定性。两种改性都增加了其与非极性极弱极性材料的界面相容性。 将两种改性纤维添加到PVC中制备酯化改性纤维/PVC复合材料，探索了混炼次数、改性纤维取代度、改性纤维添加量对复合材料机械性能影响。并对复合材料的性能、增强机制进行了探讨。结果表明，乙酰化改性纤维/PVC在混炼三次时，取代度为0.45，纤维添加量为5%时机械性能最优，其拉伸强度、最大断裂伸长率、弹性模量、弯曲强度、冲击强度分别为24.3MPa、301.2%、181.63MPa、7.61MPa、17.2KJ/m2相对于对照组分别提升了38.07%、31.59%、76.71%、84.26%、14.29%。琥珀酸酐改性纤维/PVC在混炼两次时，取代度为0.41，添加量为3%时的拉伸强度、最大断裂伸长率、弹性模量、弯曲强度、冲击强度均达到最大，25.3MPa、302.4%、188.41%、8.93Mpa、17.8KJ/m2，相对于对照组分别提升了43.75%、32.11%、83.26%、116.22%、9.2%。改性纤维的添加诱导了PVC在2θ=19.3处出现新的晶型增加了复合材料的结晶度，A-C/PVC在纤维添加量为5%时结晶度最高为43.04%，平均晶粒尺寸47.43nm。当琥珀酸酐添加量为3%时S-C/PVC的结晶度最大为42.95%，晶粒平均尺寸为48.38nm。酯化改性后，纤丝间氢键结合力的减弱促进了混炼过程中改性纤维的解离，且其在PVC基质中的三维网络结构利于外部载荷的传递和吸收，因此提高了复合材料的综合性能，扩展了改性纤维/PVC复合材料的应用范围。
聚氯乙烯;酯化改性纤维;琥珀酸酐;醋酸酐;热稳定性
天津科技大学
硕士
轻工技术与工程
李群;张自敏
2022
中文
TB332
2023-08-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）