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PVC/WF复合发泡材料的研究

2017年10月27日 14:52  来源:中国保温材料网  人气:278

  PVC/WF复合发泡材料的研究王鑫齐暑华吴波(西北工业大学理学院应用化学系,陕西西安,710072)结果表明:WF经预处理,PVC/WF复合发泡材料拉伸强度有所增强,密度和吸水率略有减小,吸油性无明显变化,耐热性稍有降低;随着WF粒径的增加,PVC/WF复合发泡材料的密度、吸水率、吸油率和线性收缩率均增大,拉伸强度从1.25MPa增大到1.78MPa,断裂伸长率随之减小;随着WF含量增加,PVC/WF复合发泡材料密度和吸油率均明显增加,拉伸强度也随之增大,线性收缩率减小,吸水率先增大后减小,WF质量分数10%时吸水率最大。

  WF(木粉)是木、竹、花生壳、椰子壳、亚麻、劫秆或家俱及工业生产中的下角料,其来源十分广泛,且价格低廉。采用WF作为聚氯乙烯(PVC)的增强填料,可实现废物利用,将WF经过适当的改性处理后,与PVC塑料粉复合发泡制得一种新型泡沫复合材料,其应用范围非常广泛,主要应用在建材、汽车工业、货物的包装运输、仓贮业、装饰材料及日常生活用具等方面。由于WF的可再生性,所以PVC/WF复合泡沫材料是一种极具发展前途的绿色环保材料。它克服了未发泡材料密度大、冲击强度低等缺点,因此广泛应用于包装、运输、景观、隔热隔音等领域。PVC/WF复合材料发泡制品兼有WF和PVC的双重特性,而且由于制品中存在良好的泡孔结构,可有效弥补未发塑料和耐高温泡沫塑料的研究。E-mai丨:wangxin85235泡PVC/WF复合材料的部分缺点。本研究着重以PVC糊树脂为基体,与WF混合,经一步模压法制备PVC/WF复合发泡材料,分析比较了WF对复合材料的影响,优选出性能较佳的PVC/WF复合发泡材料。

  1试验部分1.1主要原料PVC糊树脂,工业级,西安化工厂;WF,粒径178,150,124pm,西安鑫鑫木粉厂;偶氮二异丁腈(AIBN),化学纯,上海试剂四厂;硬脂酸洹硬脂酸钙,化学纯,天津化工厂;硬脂酸,分析纯,天津市登封化学试剂厂;活性碳酸钙,化学纯,四川名星实业有限公司;邻苯二甲酸二丁酯,化学纯,西安化工厂。

  1.2主要设备及仪器行星式球磨机,QM-3SP4,南京大学仪器厂;高剪切分散乳化机,FA25,上海弗鲁克流体机械制造有限公司;45t压力成型机,SL-45,上海第一橡胶机械厂;万能试验机,SANSCMT6303型、7204型,深圳新三思试验仪器有限公司;傅立叶红外光谱仪(FTIR),WQF-310,北京第二光学仪器厂;扫描电镜(SEM),SM- 6360LV,日本eol公司;热失重仪,Q50,美国TA仪器公司;电热鼓风干燥箱,101-2,北京科伟永兴仪器有限公司。

  1.3PVC/WF复合发泡材料制备1.3.1WF的预处理密封保存备用。

  1.3.2PVC/WF复合发泡材料的制备按照配方依次把PVC,WF、热稳定剂、发泡剂、活性碳酸钙及其他助剂加人到球磨罐中球磨45h,取出后加人液体助剂,再在高剪切分散乳化机中分散,而后定量加人到模具中在平板硫化机上进行模压发泡,经冷却定型,开模即得孔径均匀的PVC/WF复合发泡塑料制品。工艺流程见。

  1.4表征分析用FTIR对表面改性前后的木粉进行红外表征。

  液体组分PVC/WF复合发泡材料制备的工艺流程进行扫描拍照。

  1.4.3性能测试6343―1995来测量PVC泡沫的密度。

  吸水(吸油)率测试:采用的直角正方体试样,每组试样不少于3个。在80°C烘箱中放置2h,自然冷却后称重得m0(g),然后将试样置于室温水(煤油)中浸泡48h,取出后用滤纸吸去表面水分(煤油),称重得叫(g),精确到0.001g,由公率X:其中,m.和叫均为各组试样平均值。

  线性收缩率测试:采用的直角形条状试样,每块板上切取试样的数量不少于3个。将试样放在已加热至100出试样,室温冷却后测量,不应因热处理而使试样上出现鼓泡和挠曲,线收缩率y按随WF含量的增加,复合发泡材料密度随之增大;2)WF加人量增大时,复合发泡材料的吸水率呈先增大后减小趋势,且当质量分数为10%时吸水率达最大,为21.7%;3)随WF加人量的增加,复合发泡材料的吸油率明显增大;4)随着WF含量的增加,复合发泡材料的拉伸强度有增大趋势,断裂伸长率和线性收缩率均有减小趋势。WF的密度为0.50.7g/cm3,PVC树脂的密度约为1.42g/cm3,一般认为随WF含量增大复合发泡材料密度应有所减低,但经发泡后,复合发泡材料的密度主要受泡孔情况影响,当WF加人量增大时,复合发泡材料的泡孔密度和泡孔直径均明显减小,当加人量更大时发泡过程难以进行,因此其密度增加明显;由于WF中含有大量羟基,吸水性较强,当PVC基体中加入WF含量增加时,羟基含量也随之增加,故复合发泡材料的吸水率变大,但当WF含量增到一定程度时,复合材料的发泡过程受到影响,泡孔密度减小,泡孔中所含水分子也随之减小,故吸水率反而有所减低;WF属于天然高分子纤维,它是一种刚性材料w,在高温下变形较小,当WF含量增加时,WF在体系中的体积比升高,复合发泡材料的刚性增大;同时,PVC大分子链的各运动单元由于受到WF颗粒的限制热运动能力变差,减少了PVC大分子链因温度升篼而蜷曲的倾向,复合发泡材料黏度升高,耐热变形能力提高。

  表3WF含最对PVC/WF复合发泡材料性能的影响WF质量密度/吸水吸油线性收拉伸强断裂伸分数,(kgm3)率,率,缩率,度/MPa长率,2.4PVC/WF复合发泡材料的SEM分析178ymWF在复合发泡材料中的分散情况不是很均匀,WF在材料断面处断裂拔出时所留下的空穴尺寸较大,残留在断面上的WF粒径较大,这些原因造成了泡孔分布不均匀,形态不规则,因此密度较大,吸水率和吸油率较高。粒径150pmWF的复合发泡材料情况明显较粒径178fxmWF的好些,断面的空穴和残留的WF颗粒尺寸较小,泡孔形态较完整、均匀,因此发泡复合材料的密度、吸水率和吸油率均明显低于粒径178fxmWF的。(a)图:粒径124umWF由于粒径较小,WF颗粒和PVC树脂之间的界面较模糊,泡孔不规则,这些都反应出此时两相间的结合较前两者好些。可见随着WF粒径的减小,复合发泡材料内部泡孔数量增加,泡孔分布相对致密、均匀泡孔尺寸也有减小的趋势。

  由中SEM照片可以看出:随着WF含量的增加,复合发泡材料泡孔随之减小,泡孔形态越来越不规则,复合发泡材料内部气泡逐渐增多,当WF质量分数为5%时,泡孔分布比较均匀,泡孔尺寸较小;当WF质量分数为10%时,泡孔变得狭长,泡孔数量开始减少,即出现气泡的合并与坍塌;当WF质量分数为15%时,气泡合并程度继续增加,复合发泡材料内部缺陷增多,当WF质量分数达20%时,泡孔形态已基本破坏。

  这主要是因为PVC本身较脆,加人WF可增强体系的强度,同时发泡在一定程度上对尖端裂纹具有阻止作用,复合发泡材料的韧性增强。

  注:预处理WF质量分数为10%.粒径124um预处理WF不同添加置的PVC/WF复合发泡材料SEM照片材料的SEM照片。

  (a)未预处理WF(b)预处理WF WF预处理前后PVC/WF复合发泡材料的SEM照片注:WF加人质量15%,粒径为124由SEM照片可以看出:未经预处理WF和PVC基体的相容性较差,其分散性不好,复合发泡材料泡孔数量少,大小不均匀,复合发泡材料缺陷严重,说明未经预处理的WF与PVC界面结合不理想,在PVC/WF复合发泡材料脆断过程中WF容易被拔出,因此各项性能较后者差些;经预处理的WF和PVC基体的相容性较好,泡孔较前者均匀,泡孔形态基本完整,泡孔数量多,WF与PVC基体间相界面变得模糊,WF被拨出后留下的空穴比较光滑,产生的泡孔明显变小而且均匀,这表明了经预处理WF与PVC基体的相容性变好,两相结合力明显增强,有利于得到均匀的泡孔结构,因此复合发泡材料力学性能得到增强。

  3结论要生产性能较优异的PVC/WF复合发泡材料,应对WF进行预干燥处理,粒径150um和粒径124pm的WF较粒径178pm的WF增强PVC树脂基体制备的PVC/WF复合发泡材料综合性能优。

(完)

 
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