论文部分内容阅读
随着国家西部大开发政策的深入与落实，产量居世界第二的通用塑料PVC在西部开发建设中广泛应用。由于材料在西部的服役环境恶劣，尤其是强紫外线辐照使得高分子材料的老化失效加速，在服役过程中的性能和寿命受到严重影响。因此，对我国西部典型环境中PVC材料快速老化失效的机理与防护进行基础研究具有重大意义。本文利用高压汞灯模拟西部强紫外辐照的典型环境因子，研究聚氯乙烯树脂在紫外光辐照条件下快速老化的规律及老化失效机理；研究聚氯乙烯基体与不同热稳定剂和其他改性剂小分子相互作用的机理，阐明改性剂对聚氯乙烯老化的影响机制。测定了PVC树脂及PVC／改性剂体系在紫外光老化条件下，力学性能、外观颜色、质量损失率、表面电阻率等宏观性能的变化，利用凝胶含量测定、SEM、UV-Vis、FTIR、GPC、DSC、TG、XPS等分析手段对其微观分子结构进行表征，研究PVC紫外老化机理。为开展西部典型环境下高分子材料快速老化和防老化研究奠定实验基础。主要研究结论如下：1．随着光老化时间增加，PVC树脂的外观颜色逐渐加深，质量损失率逐渐增加，表面电阻率逐渐降低。其中，SG-3型PVC树脂颜色稳定性较好，HCI的释放量较低，交联反应程度较小，有较好抗紫外光老化性能；PVC树脂表层共轭双键浓度和交联反应程度都是前期迅速增加，后期缓慢增加；树脂氧化降解反应程度迅速增加。光老化使得树脂分子质量显著下降，分子量分布变宽，稳定性降低。2．光老化条件下，PVC／热稳定剂体系冲击强度保持率的顺序是：铅盐体系＞钙锌体系＞有机锡体系；拉伸强度基本保持不变，断裂伸长率在老化初期就迅速降低，体系断裂伸长率保持率的顺序是：铅盐＞钙锌体系＞有机锡；体系外观颜色稳定性：有机锡＞铅盐＞钙锌；体系表面电阻率的降低程度：钙锌＞有机锡＞铅盐；体系共轭双键产生速率和交联反应程度基本一致，其顺序为：钙锌＞铅盐＞有机锡；氧化降解反应程度是：钙锌＞有机锡＞铅盐。3．光老化条件下，PVC／抗冲改性剂体系冲击强度保持率的顺序是：CPE＞ACR＞ABS；拉伸强度基本保持不变，体系断裂伸长率保持率的顺序是：CPE＞ACR＞ABS；体系的外观颜色稳定性：ACR＞CPE＞ABS；体系质量损失率从大到小的顺序是：ABS＞CPE＞ACR。光老化过程中，ABS对PVC共轭双键产生、交联及氧化降解反应的发生均有促进作用，而ACR和CPE对PVC共轭双键产生和交联及氧化降解反应有一定的抑制作用。体系产生共轭双键的速率和交联反应程度顺序为：ABS＞CPE＞ACR；体系氧化降解反应程度是：ABS＞ACR＞CPE。4．稳定剂对PVC均有一定的抑烟作用，能降低PVC燃烧过程中芳烃化合物的释放，促进交联与成炭，其中钙锌稳定剂体系的抑烟作用尤为明显。钙锌稳定剂对PVC的抑烟作用是通过燃烧过程中生成的ZnCl2完成，ZnCl2的存在有两个作用：一是可有效地催化顺式烯烃异构生成反式烯烃；二是能有效地促进PVC分子链更早和更快的交联，从而破坏由多烯结构生成芳烃化合物的可能性，促进交联与成炭，对聚氯乙烯表现出了良好的抑烟作用。