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本文用偶联剂钛酸酯、硅烷分别对合成的水滑石进行了表面改性。在双辊塑炼机上制备了水滑石填充聚氯乙烯(PVC)材料。用透射电镜观察了各种水滑石在PVC树脂中的分散性,结果表明用钛酸酯改性的水滑石在PVC中的分散性最好,硅烷改性水滑石次之,未改性水滑石最差。 分别用高温烘箱实验、刚果红实验及热失重实验对水滑石填充PVC材料的静态热稳定性,首次用Brabender转矩流变仪对其进行了动态热稳定性能进行了研究。结果表明,在PVC中不加其他热稳定剂的情况下,单独加入水滑石几乎没有稳定作用,需要与其他稳定剂共用。用水滑石与有机锡共用可以起到很好的热稳定效果,且随着水滑石含量的增加,体系的热稳定性也逐渐增加,但水滑石含量大于2wt%后热稳定效果提高的幅度并不大。由实验结果可得,1份水滑石与1.5份有机锡共用可以起到有机锡2.5份的热稳定效果,可以在工业生产中降低生产成本。 首次用毛细管流变仪及Brabender转矩流变仪研究了水滑石填充PVC材料的流动加工性能。表明水滑石的加入对物料的流动加工性能有一定的影响,水滑石含量为1~2wt%时物料流动性、加工性能最好,继续增加水滑石的含量物料的加工性能又复下降,从加工角度来考虑,水滑石含量应控制在1~2wt%左右。 用氧指数、UL-94垂直燃烧及烟密度法考察了水滑石对PVC材料的阻燃性能,表明水滑石对PVC具有良好的阻燃效果。烟密度测试结果表明水滑石是PVC良好的抑烟剂,添加20-40phr水滑石,就可使PVC的产烟速率及最大烟密度下降约40%。 考察了填充不同份数水滑石后对PVC材料力学性能的影响,表明用偶联剂表面改性过的水滑石在PVC中用量在0~5份范围内,材料的冲击强度没有明显的降低,当超过5份后,材料的冲击性能下降幅度变大,从PVC材料的力学性能的角度考虑也是用钛酸酯改性的水滑石效果最好。 首次分别用红外光谱和紫外光谱研究了水滑石在PVC树脂中的热稳定机理,结果表明,由于水滑石层板上的正电荷与PVC分子链上的Cl所带负电荷间的静电吸引造成了分子链上的Cl与PVC分子链上H的作用力减弱,这种作用使PvC分子中的氯原子,尤其是不稳定的烯丙基氯、叔氯原子趋于稳定,阻止或减缓脱HCI的反应,起到了稳定的作用。同时由于水滑石层板间具有碱性,可以吸收PVC降解时放出的HCI,抑制了PVC降解生成的HCI对PVC的催化降解作用,从而阻止PVC树脂进一步降解。 关键词:PVC,水滑石,填充改性,热稳定性能,加工性能,阻燃性能,力学性能,热稳定机理夕