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聚氯乙烯(PVC)由于综合性能优异,应用广泛。但因加工必须添加的增塑剂在存放过程中发生的迁移,不仅影响PVC制品的性能和使用,且危害环境及人体健康,而PVC增塑糊在陈化过程中的增粘现象也为其制品的生产带来诸多不利。PVC的结晶行为对其制品机械等性能起着至关重要的作用,且PPVC(塑化PVC)中增塑剂的迁移及增塑糊的流变性能可能也与其有关,但众多文献表明,到目前为止,对PVC结晶行为的理解并不清晰。本文在研究PVC的结晶行为的基础上,进一步探索了PVC的塑化与迁移机理,以及表面活性剂影响增塑糊粘度的作用机制,从而为优化PVC增塑糊的加工工艺及提升其制品品质打下坚实的理论基础。
通过解偏振光技术(DLI)对PVC结晶过程的直观观察,结合常温、变温红外光谱(IR)、X-射线衍射法(WAXD)、差示扫描量热法(DSC)等手段,研究了PVC结晶行为的特征及其结晶过程与分子链构象变化、晶态结构变化、热效应之间的对应关系和相关规律。结果表明,PVC在受热处理(加工过程)后的冷却过程中只能形成小尺寸的晶区,即大尺寸晶区状态不是PVC能量的最低状态,这主要源于PVC分子链中H原子与Cl原子间氢键或范德华力的强相互作用的影响。
PVC增塑糊塑化机理及其制品增塑剂迁移机理的研究结果表明,PVC塑化过程是PVC在增塑剂中的溶解过程,在随后的冷却过程中,增塑剂中C=O与PVC链H-C-Cl基团中的H形成了氧键,这是PVC与增塑剂发生不立即分相的主要因为。但该体系在热力学上的不稳定性必导致分相的表现形式为迁移,即PPVC中增塑剂迁移的本质是相分离。因此,影响迁移的主要因素为增塑剂分子量的大小,其次为增塑剂与PVC的相互作用,再次为其它诸如测试环境等因素。
表面活性剂影响PVC糊流变性能的研究结果表明,增塑糊粘度的大小源于不同增塑剂对PVC糊树脂溶解、溶胀能力的不同,该能力越强,则处于流动层的增塑剂量越少,糊粘度越大。众多表面活性剂中,聚氧乙烯型非离子表面活性剂(T80)降粘效果最佳,其作用机制为聚氧乙烯基团与PVC之间同样存在着与PVC之间的强氢键作用,且在PVC粒子表面包裹层的形成,阻碍了增塑剂与PVC间的氢键作用。