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通用塑料的高性能化和多功能化是开发新型材料的一个重要趋势,而将纳米粒子作为填料来填充改性聚合物,是获得高强高韧复合材料有效方法之一。目前,有关PVC纳米复合材料结构与性能之间的关系方面缺乏系统深入的研究。本论文分别采用原位聚合和熔融共混方法,选用不同表面修饰的可分散型和可反应型纳米SiO2,制备得到了PVC/纳米SiO2复合材料,研究了不同类型的纳米SiO2对于PVC聚合过程、颗粒特性和复合材料结构与性能的影响。具体研究内容和主要研究结果如下所示:1.不同纳米SiO2对与PVC聚合过程和颗粒特性的影响利用原位聚合的方法,首先考察了可分散型DNS系列和可反应型RNS系列纳米SiO2对于氯乙烯(VC)单体聚合过程的影响,结果发现:RNS-A、RNS-SR、DNS-2对VC聚合过程产生不利的影响,使得聚合时釜内出现结块,最后出料为不合格的颗粒料,只有RNS-D和DNS-3在3份以下对聚合没有太大影响。然后,我们着重研究了RNS-D对与VC聚合过程的影响,主要包括对于聚合时间和颗粒的常规特性的影响。结果发现,RNS-D的加入使得聚合反应的时间延长;通过对PVC内部和外部形貌的观察,可知RNS-D使PVC的颗粒的外部的形态更加均匀,内部结构的更加疏松,孔隙明显的增多;常规性能的测试结果表明:RNS-D加入时树脂的粘数、吸油值明显增加,而表观密度略有下降;颗粒大小随着RNS-D加入量的增加略有变粗,但是在3%以下基本没有什么影响。2. PVC/纳米SiO2复合材料的界面结构分析为了考察不同纳米SiO2对于PVC性能造成影响的原因,我们采用多次超声洗涤从PVC纳米复合树脂中抽提出纳米SiO2:RNS-D和DNS-3,分别对他们进行了TGA,FTIR,XPS表面结构分析,结果是洗脱出RNS-D表面仍然有PVC存在,而DNS-3表面却没有,证明了可反应的RNS-D确实参与了VC的聚合,与PVC基体之间形成了化学的结合,无法通过洗涤除掉。3. PVC/纳米SiO2复合材料力学性能研究我们考察了原位聚合和熔融共混法制备的不同PVC纳米复合材料的力学性能,主要测试了不同纳米SiO2对于PVC拉伸性能和冲击性能的影响。实验结果表明:原位聚合法制备的PVC/RNS-D纳米复合材料的拉伸强度有10%的提高,断裂伸长率提高106%,弹性模量也有明显提高,而冲击强度却有明显下降;熔融共混法制备的PVC/RNS-D和PVC/DNS-2纳米复合材料的力学性能有大幅度的提高,RNS-D含量为4%使得PVC的冲击强度提高了约70%,拉伸性能稍有提高,DNS-2含量为6%时使得PVC的冲击强度提高了141%,拉伸强度没有明显下降。4. PVC/纳米SiO2复合材料的热性能及加工流变性能研究通过对PVC/纳米SiO2热性能的研究,结果显示:原位聚合法PVC/RNS-D纳米复合材料的维卡软化点较纯PVC有明显上升;TG结果显示原位聚合PVC/RNS-D纳米树脂的HCl降解速率明显下降;且纳米树脂经加工过以后的热稳定性也有提高;熔融共混法PVC/纳米SiO2复合材料的热稳定性均有提高。加工流变性能的测试结果显示:原位聚合PVC/RNS-D纳米复合材料的加工流变性能变差,熔融时间(塑化时间)延长,加工扭矩没有太大变化;熔融共混法PVC/纳米SiO2复合材料的加工流变性能大幅度提高,熔融时间大大缩短,扭矩略有增加,最终的熔融因数明显提高,RNS-D改善流变性能的效果更加明显。