熔融复合LDPE/PVA吸湿功能材料的制备

来源 :浙江大学材料与化学工程学院 浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wuyuwei1210
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选用丙三醇做增塑剂,并辅以钙锌稳定剂,在哈克转矩流变仪密炼室熔融共混,成功实现了对水溶性高分子聚乙烯醇(PVA)的熔融加工;选择低密度聚乙烯(LDPE)作为基体材料,在哈克转矩流变仪密炼室中与PVA熔融共混制备具有吸湿功能的LDPE/PVA复合材料;利用示差扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TGA)分析了LDPE/PVA复合体系熔融加工的热稳定性;用扫描电子显微镜(SEM),电子万能试验机和恒温恒湿试验干燥箱等分析了LDPE/PVA复合体系的结构、力学性能及吸湿功能,取得了下列研究结果:选取了分子量相近但醇解度不同的两种PVA做研究对象,考察醇解度对PVA熔融加工性能的影响。研究发现:对于醇解度较高的PVA,选择不同配比的增塑剂、稳定剂等小分子均难以实现熔融加工;而醇解度较低的PVA,能很好的和丙三醇,钙锌稳定剂等小分子相互作用而降低熔点,从而实现熔融加工,当PVA/增塑剂/稳定剂=100/30/2时,所得到的复合体系(PVA-MB)具有优良的熔融加工特性,可以将PVA与LDPE熔融共混,制备不同PVA含量的LDPE/PVA复合材料。LDPE/PVA复合材料的SEM观察结果表明:复合材料中,LDPE与PVA相容性很差,分散相PVA以较大颗粒呈海岛状分散于LDPE基体中;而增容剂马来酸酐接枝低密度聚乙烯(LDPE-g-MAH)能有效的提高LDPE与PVA相容性,起到乳化剂的作用,使PVA分散相颗粒尺寸减小,从而改善了两相间的相容性。LDPE/PVA复合材料的力学性能很差,而LDPE-g-MAH的加入能有效的提高LDPE/PVA复合材料的力学性能;与未加增容剂时相比,添加了6 wt%增容剂的复合体系的屈服应力值提高了将近30%,而断裂应变提高了约5倍,屈服时的应变值也恢复到与LDPE基体接近,但材料的韧性仍然远远劣于LDPE。LDPE/PVA复合体系具有很好的吸湿功能。而LDPE-g-MAH的加入,使得PVA表面被包覆,从而会降低了吸湿效果;复合材料的吸湿速率在最初的12h为最快,随着时间的延长,复合材料的吸湿速率逐渐下降,最后逐渐趋于平缓,并且随着PVA含量的递增,膜材料的吸湿能力逐渐增加。吸湿前后,LDPE/PVA复合体系的拉伸强度大幅下降,但断裂伸长率却有所提高,意味着材料吸湿后,水分子起到类似增塑剂的作用;吸湿后的PVA更容易从基体中脱落,从而形成光滑的断面结构,表明材料吸湿后溶胀,在相界面处产生溶胀应力,另一方面水分子通过界面的扩散和渗透,使两相界面结合强度遭到破坏,降低了复合材料的整体强度。
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