聚氯乙烯树脂和增塑聚氯乙烯紫外光降解研究
本文主要研究了PVC平均聚合度(DP-)、紫外光吸收剂、抗氧剂、炭黑和TiO2对PVC紫外光降解与稳定的影响。
首先采用溶液浇膜的方法制备不同DP-(800，1000，1300，3000)的PVC薄膜，再通过粘均分子量测定、紫外光-可见光(UW-vis)分光光度计、傅里叶转换红外光谱(FTIR)、热重量分析(TGA)、接触角测定和扫描电子显微镜(SEM)等方法研究了不同平均聚合度(DP-)的PVC的紫外光降解机理。实验中使用氙灯老化机加速老化，辐照强度0.68 W/(㎡·nm)@340nm，温度为63℃。实验结果发现对于低DP-(800，1000，1300)的PVC在紫外光照射初期主要的光降解反应是脱氯化氢，随着照射时间的延长才发生交联和断链反应。对于高DP-(3000)的PVC在初期主要的光降解反应是交联和断裂而不是脱氯化氢。这是因为低DP-的PVC是均聚物而高DP-的PVC通过扩链剂(如DAP和DAM)共聚而成的。同时，DP=3000的PVC的光稳定性要比DP-=800，1000和1300的好。
在以上的研究基础上研究不同用量的紫外光吸收剂Chimassorb81对不同DP-的PVC的紫外光降解行为影响。实验结果发现Chimassorb81对不同DP-的PVC都是有效的紫外光稳定剂。Chimassorb81仅仅只是延缓了PVC的光降解，但不影响不同DP的PVC的光降解机理。
为了提高紫外光稳定作用，通常采用紫外光吸收剂和抗氧剂并用以获得协同效应。论文选择紫外光吸收剂品种是Chimassorb81和 UV326，抗氧剂品种是MB，4101NA和1076，研究紫外光吸收剂和抗氧剂并用对增塑PVC的光降解的影响。单用和并用的稳定效果用小角激光光散射仪联用凝胶渗透色谱(MALLS-GPC)、衰减全反射-红外光谱仪(ATR-FTIR)和力学性能测定等方法来评价。在紫外光降解过程中协同效应和对抗效应是变动的，UV326的紫外光稳定效果好于Chimassorb81。抗氧剂单用时的紫外光稳定效果比较小，这与它们自身的紫外光稳定性有关。在抗氧剂中，4010NA的紫外光稳定效果最好，但在紫外光照射初期，MB的紫外光稳定效果最好。
把炭黑加入到PVC中可以提高其紫外光稳定性能。实验中首先把各种不同粒径、结构和浓度的炭黑加入到增塑PVC中，然后在一定条件下用氙灯加速老化。通过X射线光电子能谱(XPS)，比表面积(BET)和紫外-可见漫反射光谱(DRS)来表征各种炭黑的微观结构和光学性质，通过ATR-FTIR、接触角测定和力学性能来研究紫外光降解过程物理化学变化。与参照样相比较，每种炭黑的加入都能大幅地提高增塑PVC的光稳定性，特别是半补强炭黑(SRF)和快压出炭黑(FEF)两种效果好。炭黑(如SRF)的表面具有高的氧含量和不含硫元素对光稳定性有很大的影响。因此，炭黑的抗紫外光性能依赖于对紫外光的反射吸收和光化学活性两方面。
TiO2在PVC中也有着广泛地应用，但不同的TiO2作用效果是不同的。本文主要研究了金红石型(R102，NR950E，R244)，锐钛型(APP2，ZA100)，纳米级TiO2(P25)和晶须对增塑PVC的紫外光降解的影响。各种TiO2的微观结构特性和光学性质通过X射线荧光光谱(XRF)、X-射线衍射仪(XRD)、BET、离心沉降粒度分析仪和DRS来表征。用色差来研究含有TiO2的增塑PVC的紫外光降解情况。结果发现金红石型TiO2能大幅提高增塑PVC的紫外光稳定性，而锐钛型、纳米级TiO2和晶须则催化增塑PVC的光降解；用SiO2包覆量最大的金红石TiO2(NR950E)的紫外光稳定效果比R102和R244要好，最佳的使用量为4～6份。研究发现纳米级TiO2和晶须的光催化活性依赖于紫外光的反射吸收和比表面积。
聚氯乙烯树脂;增塑聚氯乙烯;紫外光降解;平均聚合度;吸收剂;抗氧剂;炭黑;二氧化钛
南京工业大学
硕士
材料学
张军
2007
中文
TQ325.3;X384
158
2012-09-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）