毕业设计（论文）：碳酸钙填充聚氯乙烯PVC乳液的薄膜制备及印刷适性的研究VIP

哈尔滨商业大学毕业设计（论文）碳酸钙填充PVC薄膜制备及印刷适性的研究学 生 姓 名 周 元 指 导 教 师 梁多平 专 业 印刷工程 学 院 轻工学院 二一五年 六 月 八 日Graduation Project (Thesis)Harbin University of CommercePreparation and printing suitability of PVC emulsion by calcium carbonateStudent Zhou Yuan Supervisor Liang Duoping SpecialtyGraphic Communications and Engineering School School of Light Industry 2015 - 06 -08 毕业设计（论文）任务书姓名：周元学院：轻工学院班级：（1）班专业：印刷工程毕业设计（论文）题目：碳酸钙填充PVC薄膜制备及印刷适性的研究立题目的和意义：PVC是包装印刷行业中非常重要的承印材料。随着印刷业的不断发展，PVC薄膜的印刷适性会受到其材料特性的影响，如何改善和提高PVC的印刷适性并改善其材料力学性能，是包装印刷从业人员急需解决的问题。在当今市场商品竞争的诸多因素中，商品的质量、价格、包装设计是3个主要因素，因此碳酸钙填充PVC乳液薄膜的印刷适性的研究是很有意义的。随着碳酸钙表面性质的改善和形状、粒度的可控，碳酸钙将逐渐成为补强或赋予功能性为目的的填充剂。碳酸钙是PVC制品生产加工中最常用的填充剂，其使用目的大多是为使PVC制品增量，以达到降低生产成本、增加PVC材料拉伸强度、断裂伸长率及印刷适应性能的目的，所以，通过填充碳酸钙，对PVC乳液薄膜制备和印刷适性的影响研究具有较大的现实意义。技术要求与工作计划： 利用万能拉力机、丝网印刷机等机器，分别研究不同含量邻苯二甲酸二丁酯、碳酸钙的PVC乳液与混合复合材料的拉伸强度、断裂伸长率的影响；对其表面适应性的影响的研究。先后完成表面张力试验、印刷实验、拉伸试验。1. 完成与毕业论文题目相关文献综述一篇，不少于5000字。2. 完成外文翻译一篇，不少于3000汉字。3. 完成开题报告一份。4. 针对聚氯乙烯薄膜改性进行试验研究。5. 毕业论文条理清晰、文字简洁符合逻辑及科技论文规则。6. 毕业设计论文撰写符合规定。7. 按要求完成论文时间安排： 2015-03-022015-03-08 调研、查找写开题报告所要的资料、并写实习日记2015-03-092015-03-15 搜索文献综述所需要的文献。2015-03-162015-03-22 查看阅览相关文献、和外文文献并筛选2015-03-232015-03-31 开始外文文献的翻译，并完成2015-04-012015-04-7 开始编写文献综述，并完成2015-04-082015-04-10 完成前期工作后，准备着手毕业论文所需的材料2015-04-112015-05-25 根据资料和研究的思路进行做实验、表征、数据处理、编写，并将其完成2015-05-262015-06-02 提交初稿，进行修改2015-06-052015-06-12 答辩，提交所有毕业设计的材料指导教师要求：（签字） 年 月 日教研室主任意见：（签字） 年 月 日院长意见：（签字） 年 月 日毕业设计（论文）审阅评语一、指导教师评语： 指导教师签字：年 月 日 毕业设计（论文）审阅评语二、评阅人评语：评阅人签字：年 月 日 毕业设计（论文）答辩评语三、答辩委员会评语：四、毕业设计（论文）成绩：专业答辩组负责人签字：年 月 日五、答辩委员会主任单位： （签章）答辩委员会主任职称： 答辩委员会主任签字： 年 月 日哈尔滨商业大学毕业设计（论文）摘 要本文研究碳酸钙填充聚氯乙烯树脂（PVC）的共混材料的力学性能和印刷适性，来增加PVC乳液薄膜的韧性、拉伸强度等力学性能，扩大PVC乳液薄膜在电子、医疗及工业包装的应用范围。本文利用万能拉力机、等，分别研究不同含量邻苯二甲酸二丁酯的含有碳酸钙的PVC乳液薄膜混合复合材料的拉伸强度、断裂伸长率的影响；利用丝网印刷、贝朗显微镜研究其表面的印刷适应性。实验结果表明：随着碳酸钙含量的增加，拉伸强度增加达到最大值88.07MPa后又下降到57.14MPa；屈服强度增加达到最大值17.64MPa然后降低到12.00MPa；PVC乳液薄膜共混复合材料的屈服强度、断裂伸长率、断裂强度、屈服载荷会有先增加后减少的变化，在含量为10%时各项力学指标均达到最大。随着邻苯二甲酸二丁酯(增塑剂)含量的增加，拉伸强度增加达到最大值64.29MPa后又下降到19.96MPa；屈服强度增加达到最大值12.86MPa然后降低到3.96MPa；PVC乳液薄膜共混复合材料的屈服强度、断裂伸长率、断裂强度、屈服载荷会有先增加后减少的变化，在含量为3ml是各项力学指标达到最大；样品的表面张力从35dyne/cm增加到42dyne/cm，印刷适应性逐渐增强。关键词：PVC乳液薄膜；碳酸钙；邻苯二甲酸二丁酯；拉伸强度；印刷表面张力AbstractCalcium carbonate filling of polyvinyl chloride (PVC) resin in this paper, we study the mechanical properties of the blending material and printing eligibility, and to increase the PVC emulsion film mechanical properties such as tensile strength, tenacity, expand the PVC emulsion film in the range of electronics, medical and industrial packaging. Using universal tensile machine, etc, this paper studies different content of phthalic acid dibutyl PVC emulsion containing calcium carbonate film hybrid composite materials tensile strength, elongation at break; Silk screen printing, electronic microscope was used to study the surface printing adaptability.The experimental results show that with the increase of calcium carbonate, the tensile strength increases maximum 88.07MPa and then dropped to 57.14MPa; Yield strength increases maximum 17.64MPa and reduce to 12.00MPa; PVC emulsion film blending composite material yield strength, elongation at break, breaking strength, the change of the yield load will be increased after decreased first, the content of various mechanical indexes reach the maximum of 10%. With butyl phthalate plasticizer (plasticizer) content increased, the tensile strength increases maximum 64.29MPa and then dropped to 19.96MPa; Yield strength increases maximum 12.86MPa and reduce to 3.96MPa; PVC emulsion film blending composite material yield strength, elongation at break, breaking strength, the change of the yield load will be increased after decreased first, the content of 3ml is the mechanics indexes achieve maximum; The surface tension of the samples increased from 35 dyne/cm to 42 dyne/cm, gradually enhance printing adaptability.Keywords: PVC emulsion film; calcium carbonate; dibutyl phthalate; tensile strength; printing surface tensionII目 录摘 要Abstract1 绪 论11.1 PVC乳液薄膜的应用领域及其国内外的现状11.1.1 PVC复合材料国内外状况11.1.2 各种物质填充PVC的发展现状11.2 本课题目前的主要研究内容21.3 本课题的发展趋势及研究意义32 实验仪器及材料52.1 实验仪器52.2 实验材料52.3 试验样品制备62.4 材料性能实验原理及步骤72.4.1 表面张力实验原理72.4.2 材料拉伸实验原理82.5 贝朗显微镜实验原理及步骤82.5.1 实验原理82.5.2 实验步骤82.6 拉伸实验92.6.1 实验样品制备92.6.2 实验过程93 实验与数据分析103.1 拉伸实验数据及分析103.1.1 不同碳酸钙含量的PVC薄膜的位移载荷曲线103.1.2 不同碳酸钙含量的PVC薄膜的拉伸强度分析113.1.3 不同碳酸钙含量的PVC薄膜的屈服强度分析113.1.4 不同碳酸钙含量的PVC薄膜的断裂伸长率分析123.1.5 不同碳酸钙含量的PVC薄膜的屈服载荷分析123.2 力学实验数据及分析133.2.1 不同DBP含量的PVC薄膜的位移载荷曲线133.2.2 不同DBP含量的PVC薄膜的拉伸强度分析143.2.3 不同DBP含量的PVC薄膜的屈服强度分析143.2.4 不同DBP含量的PVC薄膜的断裂伸长率分析143.2.5 不同DBP含量的PVC薄膜的屈服载荷分析153.3 表面张力实验153.3.1 实验操作153.3.2 表面张力实验数据分析163.4 印刷适应性分析17结 论19参考文献20致谢221 绪 论1.1 PVC乳液薄膜的应用领域及其国内外的现状1.1.1 PVC复合材料国内外状况聚氯乙烯（PVC）是世界上最早被使用在工业化知道的塑料产品之一，由于其具有不易燃烧、对化学腐蚀有抗性、耐磨擦、对电有良好的绝缘及机械强度比较高等优点，因而在工农业、建筑、日常生活用品、包装以及电力等方面广泛的被应用 1。开发高强、高韧、低成本的复合材料是当前的一项重要研究课题。由于PVC树脂的用量和产量仅仅低于聚乙烯树脂，而且价格低廉、韧性很强, 是优良的工程结构材料, 因此, 无机物和PVC树脂的复合材料是重要的研究方向。在2011年2月的中西部科技期刊里，柳华和薄伟的文献中写到：在PVC中加入纳米碳酸钙，纳米碳酸钙用在塑料、橡胶等高分子材料中会有补强作用，产品的机械性能被提高；在条件不变、性能不变的情况下填料的用量需加大，生产成本将减少。因此，纳米碳酸钙的制备以及在塑料、橡胶、粘胶剂、油墨等在各个领域的应用成为国内的热门研究，其中纳米碳酸钙在聚氯乙烯的市场占有率最高。由于纳米碳酸钙与聚合物的亲和性不好，表面能高，在制备过程中极易发生团聚现象，聚集体更易出现，造成在高聚物中分散不良，致使纳米碳酸粒径闲据提高在实际情况中，在PVC填充过程中会有发黄、灰暗、光泽度低、加工性能与平滑度差、表面产生麻点或颗粒等情况。这些状况会困扰纳米碳酸钙产品开发、生产和应用，将成为一个颈口 2。PVC增韧改性一般是在树脂中加橡胶类弹性体，但这会失去PVC材料所拥有的的高刚性、高耐热性和尺寸的高稳定性。纳米无机粒子与其他一般颗粒与块体材料有明显的区别，原因是纳米粒子具有特别的表面、体积和量子效应。如果使用纳米粒子的特性进行对高分子材料的改性，一方面可以增强材料的韧性，另一方面可以使材料刚性和强度有所提高。本文通过研究不同形状的纳米碳酸钙对硬质PVC力学和加工性能的影响，目的是为PVC纳米复合材料的开发与应用得出规律性的认识3。Amin Al Robaidi发表在材料科学与应用的期刊里表明在国外研究的碳酸钙、高岭土PVC聚合物矩阵包含复合材料的物理力学性能提高的非常大。实验研究碳酸钙、高岭土颗粒表面处理对高岭土高岭土填充PVC复合材料力学性能的微观粒子用熔融共混的方法和SEM的手段研究、拉伸、冲击试验。在不同浓度高达30重量百分比值是，已处理和未处理的高岭土颗粒分散在PVC树脂基体中。抗拉强度，弹性模量，可测量出各种填料负荷应变，继而得到的复合材料的破坏形态4 。1.1.2各种物质填充PVC树脂的发展现状近年来，基于煤的类别具有多样性，而粉煤灰组分及占有的比例也是不同的。现今，粉煤灰广泛应用于建筑材料领域。熊党生在摩擦学学报上研究得出这样的结果：如果在金属材料里添加粉煤灰具有改变金属耐磨性能的作用。聚氯乙烯（PVC）的特殊性是价格低廉，同时这种材料已经广泛地被使用在生产的不同领域。而若添加粉煤灰可以明显地提高PVC的物理机械性能.那么就可以以PVC为基材，同时采用不同的粒度和比例的粉煤灰进行填充改性。最后，添加引入定量的助剂进行共混和用热压方法制备出粉煤灰填充聚氯乙烯复合材料，就可以考察出复合材料的硬度及摩擦学性能5。顾正亮和陈国荣曾在1995年的建筑材料期刊上发表了：硼泥作聚氯乙烯（PVC）填充材料的可行性，研究了硼泥填充PVC制品的不同的性能，使之与碳酸钙填充PVC制品比较。其研究结果是：硼泥填充PVC塑化和抗化学性能较好，而硼泥填充PVC的在力学性能方面与碳酸钙填充PVC比较相似，因此硼泥能代碳酸钙作PVC填充料6。经过20多年的研究，本人翻阅很多资料，现在的硼泥的人效果已不如碳酸钙填充的效果。马智茂，朱玉俊以及王笑玲在期刊上研究表明了：白云石粉的性质及其表面处理时填充策氛乙烯材朴性能的影响。力学性能和流变性能的浏试结果表明：表面活性荆NDZ201是白云石的优良表面处理荆，经它处理后的白云石镇充体系的加工流动性能及材料的力学性能都得到较大改菩，使白云石粉可能成为具有广阔应用前景的填充材杆7。中国矿业大学学报刊登的不同品种碳酸钙填充PVC性能的研究表明：纳米钙和包覆钙的填充效果最好，分别使PVC的拉伸强度增加19%和17%的无缺口冲击强度增加4倍以上；PVC的缺口冲击强度增加3倍左右；复合钙的填充效果居中，重钙和轻钙最差，多种碳酸钙填充PVC以后，原来PVC平整的颗粒轮廓出现了变化，纳米钙和包覆钙形成了数量较多高低不平并且圆润的表面，重钙和轻钙就会形成较多的裂纹和空穴8。1.2本课题目前的主要研究内容在严海彪与潘国元共同发表的；活性碳酸钙填充改性PVC复合材料的文献中，研究了不同种类、不同粒径的碳酸钙粒子经新型磷酸脂包覆处理后，填充改性PVC复合材料的常温和低温力学性能，并用SEM对复合材料的微观形态结构进行了分析。试验表明：重质碳酸钙经活化处理填充PVC，其力学性能改善，粒径越小其力学性能越好；纳米活性碳酸钙对PVC复合材料有明显增韧作用；随活性碳酸钙用量增加，PVC复合材料低温冲击强度变化规律与常温下变化规律相似9。目前，聚氯乙烯是在热塑性材料中产量最大的，虽然这种材料存在脆性大、热稳定性差等不足，很大成都上限制了它在工业中的应用。因此国内外大量研究人员已经开始了对PVC的改性的研究，目的是为了提高PVC的力学性能，扩大PVC的应用范围。其中，大量研究发现；相比之下，改性以后的纳米碳酸钙和PVC之间的界面作用与未改性碳酸钙有所减弱。扫描电镜照片（SEM）显示，若添加改性针形碳酸钙的聚氯乙烯的断裂系韧性断裂，其冲击的断面呈显著的拉丝现象10。刘亚雄在广东化工期刊上发表论文，然后讨论了通过在 PVC 中加入纳米碳酸钙进行填充，实验表明：(1) 在复合性方面，在表面处理纳米碳酸钙的时候，多元复合酸、硬脂酸纳和椰子油复合性比较优良；(2) 在陈化时间方面，纳米碳酸钙若经过陈化以后，就可以改善其加工性能和分散性，时间最好控制在 2 4 天；(3) 在纳米钙里添加 15 % 25 %的重钙比较理想，2000目的重钙比粒径大的1250目的重钙效果更为优良；(4) 在生产黑色料的时候，使用普通粉碎比较好。但是在生产浅色料的时候，使用超细粉碎则更优11。 高分子材料科学与工程上面还报道了用图象分析仪研究超细碳酸钙填充硬质聚氛乙烯材料。实验结果表明：图象分析仪可定量衣征镇朴在基体中的分散程度，观察填朴在墓体中聚集的精细结构，衬填充材料性能差异的变化可作出满意的解释，是研究填充高分子材料的有效手段12。这篇文献中主要选择的复合材料是：微米、亚微米和纳米级碳酸钙增韧聚氯乙烯，研究了填料粒度对聚氯乙烯(PVC)复合材料的微观结构、材料力学性能和界面行为的影响。结果发现少量碳酸钙填充PVC复合材料使体系的加工流动性变好，大粒径颗粒填充PVC复合材料的流动性能更好。纳米级碳酸钙PVC复合材料断面出现大量的拉丝结构。采用纳米碳酸钙填充PVC可使材料产生脆韧转变，显著提高PVC复合材料的韧性；微米碳酸钙对PVC基本上没有增韧作用，拉伸强度随着填充量的增加而下降，而且粒径越大拉伸性能下降的趋势也越大。引入了TPT方程的半经验参数B对不同粒径的碳酸钙填充PVC复合材料的界面粘接情况进行定量描述，发现碳酸钙颗粒粒径越小，界面作用越大13。有人也研究了碳酸钙填充其他塑料，如这篇文献主要论述了在聚乙烯塑料薄膜中使用碳酸钙的种类、要求，填充母料的制作工艺及其中助剂的影响，碳酸钙对PE等薄膜性能的影响及其环境可消纳性等。结论表明，碳酸钙在PE等薄膜中的应用大有可为14。通过上述的研究，可以看出碳酸钙对各种塑料都有影响。同时可以看出碳酸钙填充后，成本也是降低的。通过此文献了解到：如果碳酸钙粉体经过活化和造粒处理填充到聚乙烯薄膜时, 可以让填充制品成本变得更低。在不断增加填充材料时, 其加工性能呈现趋劣性, 单位质量塑料产品的体积变小。当然也不是无限制添加，测算以后, 使用填充剂后成本的下降远远地弥补了由于体积变小所带来的损失。在薄膜制品方面, 填充量在小于10%时，其效益不明显增加; 但是若超过30%时, 会较难稳定成膜, 最终会影响成品质量15。 本论文也用增塑剂和塑化剂，所以这篇文献介绍了聚氯乙烯的增塑机理，常用增塑剂的种类及其应用现状。重点介绍了邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二丁酯的合成工艺和催化剂的选择，并展望了邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二丁酯的合成发展趋势16。薄膜制备完后，还要进行其他的后续实验，用全反射红外技术对聚氯乙烯薄膜及其胶带进行了增塑剂迁移性能研究。增塑剂迁移经一定时间后达到平衡，测出聚氯乙烯薄膜中增塑剂迁移的扩散系数约为0.1nm2/min。实验证明：影响其增塑剂迁移性能的因素是催化剂的类型、用量及胶粘剂的种类17。 张亨18 的研究结果表明：若果需要提到高聚物复合材料，在要求无机物填料具有增量和降低成本的功能之外，更重要让材料的理化性能得到改善。粒径微细化、化学成分和晶体结构复杂化、表面活性化则是提高无机物填料填充增强和其他性能最主要的途径。 秦武昌19等在其他方面也证明的聚氯乙烯薄膜成本更低，在农业中PVC比PE更适合。最好也选用聚氯乙烯长寿无滴膜和多功能复合膜，尽量不用普通聚乙烯膜，以达到低投入、高产出、高效益的目的。这篇文献是对PVC的成本研究。卢军20等在文献中提出了聚氯乙烯制品由于加工方便、用途广泛及成本低廉，趁来越受到人们的重视，随着聚氯乙烯软制品的发展，增塑剂也将有一个大的发展。试验中我也用到了增塑剂和塑化剂DBP和DOP，所以对他们也进行了一点研究。1.3 本课题的发展趋势及研究意义 2009年，中国氯碱工业协会总结分析了中国烧碱和聚氯乙烯行业的发展现状。并提出现今的发展状况是：速度快，产能高，技术水平提高，但产品质量、品种和应用等方面则存在明显的差距。并且也提出了聚氯乙烯行业的发展21 。 孟祥龙22等在文献中介绍了中国聚氯乙烯的发展现状，分析了聚氯乙烯行业存在的问题，提出了开拓下游市场，开发特种树脂为手段的建议，从而解决工业不平衡的问题。余仲儒23等从专利分析的视角可以看出，我国的PVC材料的技术创新与国外企业相比，虽然总体数量较多，但是申请人分散，技术持续研究性不强，核心技术较少，企业缺乏专利布局意识，所以请求保护的技术远远没有形成专业化和系列化。因此，面对的产量过剩的问题，PVC的发展应当从特种、专门化PVC新材料入手，提高自主创新能力，拓展创新思路，是PVC行业得到健康、可以持续性发展。刘英俊在文章中总结出：碳酸钙在塑料工业中的应用取得的成绩显著，已经成为塑料行业不可缺少的重要原材料。两个行业之间的相互影响和互相促进将成为22世纪行业持续性发展的特征。在未来的发展中，碳酸钙行业中有实力的企业一方面要把碳酸钙产品的质量提高，另一方面需要深度地反战以碳酸钙为主料的新型塑料产品。比如；南京欧米亚精细化工有限公司，过去曾经因为超细重质碳酸钙产品缺少大的销路生意不佳，后来经过该企业的领导和科技人员的努力，在制造出大量超细重钙并应用在塑料电缆料中。如今企业获得了巨额的利润。若碳酸钙行业人员了解如何把塑料加工的技术运用在自己的产品生产中，并自行开发出以碳酸钙为主料的深加工产品，那么我国的碳酸钙产品在不远的未来就会呈现更好的局面和更为宽阔的应用24。 蔡永源25在莆田高等专科学校学报上发表了关于综述世界主要国家，地区及我国聚氯乙烯工业发展现状，产业最新动向，对我国今后聚氯乙烯工业的可持续发展以及有关产销售，市场需求战略性政策的制定建言的文章，写出通过聚氯乙烯工业的发展对国民经济可持续发展的殷切希望。E.Sabri Kayali 26在外国期刊上提出PVC材料的使用非常有利于环境保护，其自身的安全性是非常理想的。PVC与添加剂混合、塑化后，利用三辊或四辊压延机制成规定厚度的透明或着色薄膜，用这种方法加工薄膜，成为压延薄膜。也可以通过剪裁,热合加工包装袋、雨衣、桌布、窗帘、充气玩具等而应用广泛。针对聚氯乙烯膜的功能特点及其用途，介绍了聚氣乙烯膜的应用种类，研究了聚氯乙烯薄膜配方设计要点，分析了聚氯乙烯吹塑薄膜增塑剂系统的选择，提出了聚氯乙烯薄膜的制作工艺。 经过国外研究人员多年的不懈努力，N.Demirkola,F 表明碳酸钙填料PVC已经取得长足发展，但仍存在很多问题需要我们去解决。其中PVC的稳定性和分散效果是影响复合材料性能的关键。将来PVC复合材料所要研究方向主要集中在以下几方面：利用复合材料本身的奇特性能，将复合材料的应用范围扩展开来27；来使材料的制备的工艺能更加的方便和经济。从根本上讲，一个质量合格的产品还不能称之为商品，产品必须经过包装技术和其他物流销售技术的处理，才能变为手市场欢迎的商品。在当今市场商品竞争的诸多因素中，商品的包装设计以及质量和价格是三个主要的影响因素，因此对PVC乳液薄膜的力学性能及印刷适性的研究是很有意义的。2 实验仪器及材料2.1 实验仪器电子天平 JY-2 Max=120g，上海蒲春计量仪器有限公司；烘箱型号WGL-65B，温度范围3005摄氏度，电压22022伏特，频率501赫兹，功率1500瓦，天津市泰斯特仪器有限公司；微机控制电子万能实验机型号RGD-5，规格5KW，负荷传感器5000N，深圳市瑞格尔仪器有限公司；分光光度计，上海谱元仪器有限公司；溶剂型油墨，天津天女化工集团股份有限公司，TGS-237-1洋红墨；80目的尼龙丝网；刮板；游标卡尺500-752-10，上海石环机电有限公司；2.2 实验材料聚氯乙烯(PVC)是山东省邹平县金源塑料有限公司生产的，白色粉末，无味，已脱蜡，它的相关性能见表2-1；碳酸钙，天津市巴斯夫化工有限公司，呈白色粉末状，具有在空气中吸收水的特点；邻苯二甲酸二丁酯(DBP)，天津市天力化学试剂有限公司，浅黄色或无色的油状液体，常用作增塑剂，微溶于水，能与乙醇乙醚、苯和丙酮等有机溶剂相混溶，在密封下保存；邻苯二甲醇二辛酯(DOP)，天津市巴斯夫化学试剂厂；无色液体，能与有机溶剂相混溶。使用时避免吸入本品蒸汽，要避免与皮肤和眼睛接触。硫酸甲基锡DX-181型复合稳定剂，由衢州建华东旭助剂有限公司生产，可以捕捉到PVC热分解产生的HCl，以预防HCl对材料的催化降解作用。其在PVC塑料加工过程中具有很好的相容性、加工流动性、分散性，适应性广泛，提高制品的表面光洁度；甲酰胺，天津市光复精细化工研究所生产的，测定PVC塑料的表面张力的原料，是有粘性的无色透明的液体，有一定的吸水性，微有氨味；乙二醇乙醚天津市天力化学试剂有限公司生产的，表面张力原料，无色液体，能与水醇、乙醚及液体酯类等相混溶。 表2-1 PVC树脂的各项性能指标项目 P440P450 R1069聚合度1500 1000 1900K值75 65 82B氏粘度mPa.s(50r/min)50007000 5000挥发物%0.40 0.40 0.40残留聚氯乙烯含量10.010.0 10.0注：粘度为：100PVC：60DOP测得2.3试验样品制备实验开始前一天，将实验需要的碳酸钙和糊状PVC树脂粉末倒入盘中，放入型号WGL-65B的真空干燥箱中干燥12小时以上，将实验材料烘干，防止水分入内影响实验效果。取来面积较大的厚玻璃片，用清水清洗干净，使表面洁净并烘干，然后在洁净的玻璃表面用单面非透明的胶布围出12厘米边长的方形。本实验有两种实验材料，制备过程如下：(1)先使用电子天平，上海蒲春计量仪器有限公司，分别称量出每份为15g的PVC树脂10份和3g、4.5g、6g、7.5g、9g碳酸钙各2份。然后将每一份粉末倒入烧杯内，再分别往各个烧杯内加入15ml的邻苯二甲酸二辛酯（塑化剂），称量3ml的邻苯二甲酸二丁酯（增塑剂），1ml的硫酸甲基锡（稳定剂），最后用玻璃棒进行逆时针搅拌。混合粉末在增塑剂和稳定剂的作用下，由白色混合粉末变为白色黏糊状，继续搅拌2分钟，然后让装有白色黏糊状体的烧杯静置1分钟，让糊状体的气泡尽量放出。之后，让白色糊状体沿烧杯壁倒在玻璃片上已封好的部分，静置1分钟，静置有助于糊状液体更均匀的平铺在玻璃片上，有助于之后的测试实验紧进行。(2)先使用电子天平，上海蒲春计量仪器有限公司，分别称量出每份为15g糊状PVC树脂和4.5g碳酸钙粉末，共10份。然后将每一份粉末倒入烧杯内，再往烧杯内加入5ml的邻苯二甲酸二辛酯（塑化剂），1ml的硫酸甲基锡（稳定剂），分别向每四份的粉末中分别加入3ml、6ml、8ml、9ml的邻苯二甲酸二丁酯（增塑剂），最后用玻璃棒进行逆时针搅拌。混合粉末在增塑剂和稳定剂的作用下，由白色混合粉末变为白色黏糊状，继续搅拌2分钟，然后让装有白色黏糊状体的烧杯静置1分钟，让糊状体的气泡尽量放出。之后，让白色糊状体沿烧杯壁倒在玻璃片上已封好的部分，静置1分钟，静置有助于糊状液体更均匀的平铺在玻璃片上，也有助于之后的测试实验紧进行。(3)打开电热恒温鼓风干燥箱WGL-65B型，天津市泰斯特仪器有限公司，进行预热，待烘箱预热到180时，将玻璃板片放入烘箱内进行热烘，5分钟后取出玻璃片，放置阴凉处，待玻璃板模具冷却后，用刀片沿胶布边缘将玻璃片上的薄膜样品切割下来并贴好标签。如此之后即可制得碳酸钙的含量分别为3g、4.5g、6g、7.5g、9g片材各2份；邻苯二甲酸二丁酯的含量分别为0ml、3ml、6ml、8ml、9ml的片材各2份。2.4 材料性能实验原理及步骤2.4.1 表面张力实验原理实验原理：印刷塑料薄膜时，首先要确保塑料薄膜有足够的表面张力，承印材料的表面张力是影响油墨在其表面的附着牢度的重要因素。如果薄膜的表面张力过低，会使印刷到其表面的油墨很容易就脱落，进而影响印刷效果。对于树脂薄膜，由于使用的油墨类型不同，对应的表面张力要求也优速差别：若使用溶剂型油墨印刷，要求38-42dyne/cm；若使用水性油墨印刷，要求46-48dyne/cm。测定塑料薄膜表面能的主要的是依据GB/T 14216来进行的，薄膜表面张力配比表，如表2-2所示。表2-2 薄膜表面张力配比表甲酰胺（%体积）乙二醇乙醚（%体积）表面张力(dyne/cm)0100302.597.53110.589.53219.081.03326.573.53435.065.03542.557.53648.551.53754.046.03859.041.03963.536.54067.532.54171.528.54274.725.34378.022.044关于润湿的严格热力学定义是：固体与液体接触后，体系的自由焓降低时，称为润湿。水滴外表层的切线与固体表面相交出的接触角，图（-1中夹角），就表示该表面润湿性能的强弱，接触角越小，润湿性能越强。当90则因润湿张力小而不润湿；90则润湿；而在=0时，润湿张力最大，可以完全润湿，即液体在固体表面上自由铺展。固体液体相面润湿张力如图2-1所示。 图2-1 固体液体相面润湿张力通过一个系列的表面张力逐渐增加的混合溶液涂覆于材料的表面，当混合溶液恰好使薄膜材料的表面完全润湿，此时该混合液的所对应的表面张力值就可以作为样品的表面张力。2.4.2 材料拉伸实验原理微机控制电子万能实验机型号RGD-5，规格5KW，负荷传感器5000N，深圳市瑞格尔仪器有限公司；检查各电缆连接是否完好，限位装置是否正常；通电预热15分钟（先开机，后开控制器）；按需要换装夹具；根据夹具和具体的实验要求调整好限位位置，旋转限位按钮；进行载荷电路调零（按压“电路调零”键，再按“载荷调零”键，重复2-3次）；旋转载荷量程（选择原则：试样理论最大值为所选档位的60%-70%左右）；选择变形类型（若有小变形或大变形）；设置实验速度：数字键“6”（第一速度）或“7”（第二速度）+数据参数键+数字键输入所需的速度+ENT键；选择试验时横梁的移动方向；选择试样断裂后或试验结束后，是否自动返车；若有引伸计，进行引伸计电路调零（按压“电路调零”键，再按“变形调零”键，重复2-3次）；进行载荷调零，变形调零，位移调零；按压“试验开始”键，观察试验过程至试验结束；观察试验结果，并打印报告；试验完毕，关机（先关控制器，后关主机）清理现场。与计算机连击使用说明：连接好控制器与计算机之间的通信电缆，点击计算机菜单栏中“通讯”条，选择下拉菜单的“联机”功能即可。联机成功后，控制器的显示器“PC控制”字样，屏蔽控制器的所有操作功能（操作盒除外），控制权交予计算机。2.5 贝朗显微镜实验原理及步骤2.5.1 实验原理 实验原理 ：观察样品的表面形态是利用了二次电子信号成像原理，即去扫描样品是使用的极狭窄电子束，通过电子束与样品的相互作用发生各种效应，其中主要是样品的二次发射，二次电子能够产生样品表面放大的形貌像，这个像是在样品被扫描时按时序建立起来的，即使用逐点成像的方法获得放大像。2.5.2 实验步骤复位；打开投射照明器；调节灯泡亮度保证色彩真实；调节光路；明视场观察时把“聚光器转盘”转到位置；调节试度及瞳距；将样品放置载物台中，转动同轴粗微调旋钮，将样品对好焦；确信20X物镜在光路中，将“视场光阑调节杆”降低直到能从目镜看到视场光阑像，转动“聚光器调焦钮”升降聚光器，使视场光阑像清晰地成象在样品面上，转动两个“聚光器中心调节螺钉”，使视场光阑像在市场中心；进行观察；更换样品；测试完后关闭电源开关，灯室冷却后，用防尘罩盖好显微镜。2.6 拉伸实验2.6.1 实验样品制备根据GB1040-79，如图2-2所示，在每个样品上裁剪出哑铃型的式样。先在硬纸板上裁出镂空的模板，然后将镂空的模板放到每个样品上进行裁切，裁剪过程中注意不要出现豁口或者小飞边，如果出现，会严重影响实验结果，导致实验失败。每项各有5组样品，因此共有10组哑铃型的拉伸实验样品。图2-2 裁样模型2.6.2 实验过程测试方法参照GB/T1040.1-2006拉伸总则，实验温度为25度、湿度为80%。接通电源，依次打开万能拉力机，RGD-5，深圳瑞格尔有限公司，等待机器的预热15分钟，打开软件；然后选择试样及夹具，用手动操作盒控制机器横梁移动至合适的位置，以便安装夹具、试样；在操作软件的系统配置菜单中依次设置实验方式为拉伸，选择传感器；设置实验的参数：实验速度设为20mm/min、起始力、判断断裂起始力；载荷清零，位移清零（软件界面左下方），然后开始运行，夹子夹住两端，尽量只看到矩形部分，直到实验完成，实验的同时记录载荷-位移曲线，并计算出试样在断裂过程中的拉伸强度、屈服强度、断裂伸长率、断裂强度、屈服载荷。3 实验与数据分析3.1 拉伸实验数据及分析3.1.1 不同碳酸钙含量的PVC薄膜的位移载荷曲线 图3-1 不同碳酸钙含量的PVC薄膜的位移载荷曲线 由图3-1可知，当碳酸钙的含量为3g时，载荷达到最大值，其次是碳酸钙量为4.5g、6g时，最后是邻苯二甲酸二丁酯含量为3g和0g。载荷的大小于碳酸钙的含量有一定的关系，但与其不是线性关系。即随着填充剂含量的增加，载荷先是增长，达到最大值之后，又下降。PVC是长链大分子，分子间小分子的碳酸钙加入其中，导致分子间作用力降低，载荷增加；当大分子PVC间的距离增加到一定值之后，分子间作用力又有所增加，导致载荷降低。3.1.2不同碳酸钙含量的PVC薄膜的拉伸强度分析图3-2 不同碳酸钙含量的PVC薄膜的拉伸强度曲线如图3-2所示，纵坐标表示薄膜式样的拉伸强度 (tensile strength)，横坐标表示式样含有碳酸钙的含量。由图可知，试样拉伸强度随碳酸钙含量的变化而变化。随着碳酸钙含量的增加，薄膜式样的拉伸强度呈现先增加后减少的变化趋势，在碳酸钙含量为10%时拉伸强度达到最大。3.1.3 不同碳酸钙含量的PVC薄膜的屈服强度分析图3-3 不同碳酸钙含量的PVC薄膜的屈服强度曲线如图3-3所示，纵坐标表示薄膜式样的屈服强度 (yield strength)，横坐标表示式样含有碳酸钙的含量。由图可知，试样屈服强度随碳酸钙含量的变化而变化。随着碳酸钙含量的增加，薄膜式样的屈服强度呈现先增加后减少的变化趋势，在碳酸钙含量为10%时屈服强度达到最大。3.1.4 不同碳酸钙含量的PVC薄膜的断裂伸长率分析图3-4 不同碳酸钙含量的PVC薄膜的断裂伸长率曲线如图3-4所示，纵坐标表示薄膜式样的断裂伸长率（Elongation at break），横坐标表示式样含有碳酸钙的含量。由图可知，试样断裂伸长率随碳酸钙含量的变化而变化。随着碳酸钙含量的增加，薄膜式样的断裂伸长率呈现先增加后减少的变化趋势，在碳酸钙含量为10%时断裂伸长率达到最大。3.1.5 不同碳酸钙含量的PVC薄膜的屈服载荷分析图3-5 不同碳酸钙含量的PVC薄膜的屈服载荷曲线如图3-5所示，纵坐标表示薄膜式样的屈服载荷，横坐标表示式样含有碳酸钙的含量。由图可知，试样屈服载荷随碳酸钙含量的变化而变化。随着碳酸钙含量的增加，薄膜式样的屈服载荷度呈现先增加后减少的变化趋势，在碳酸钙含量为3g时断裂强度达到最大。由图3-2至3-5表明：随着碳酸钙含量的增加，其与PVC共混复合材料的拉伸强度曲线、屈服强度曲线、断裂伸长率曲线、屈服载荷曲线等产生变化。具体呈现出增加后减少的趋势，复合材料各项力学指标在碳酸钙含量为3g时达到最大。3.2 力学实验数据及分析3.2.1 不同DBP含量的PVC薄膜的位移载荷曲线由图3-6可知，当增塑剂邻苯二甲酸二丁酯含量为7ml时，载荷达到最大值，其次是增塑剂邻苯二甲酸二丁酯含量为6ml、8ml时，最后是增塑剂邻苯二甲酸二丁酯含量为5ml和4ml。载荷的大小于增塑剂邻苯二甲酸二丁酯的含量有一定的关系，但与其不是线性关系。即随着增塑剂含量的增加，载荷先是增长，达到最大值之后，又下降。图3-6 不同DBP含量的PVC薄膜中含有位移载荷曲线 PVC是长链大分子，分子间小分子的邻苯二甲酸二丁酯加入其中，导致分子间作用力降低，载荷增加；当大分子PVC间的距离增加到一定值之后，分子间作用力又有所增加，导致载荷降低。3.2.2不同DBP含量的PVC薄膜的拉伸强度分析图3-7不同DBP的含量的PVC薄膜的拉伸强度曲线如图3-7所示，纵坐标表示薄膜式样的拉伸强度 (tensile strength)，横坐标表示式样含有邻苯二甲酸二丁酯的含量。由图可知，试样拉伸强度随邻苯二甲酸二丁酯含量的变化而变化。随着邻苯二甲酸二丁酯含量的增加，薄膜式样的拉伸强度也随之先增加后减少，在邻苯二甲酸二丁酯含量为7ml时拉伸强度达到最大。3.2.3不同DBP含量的PVC薄膜的屈服强度分析图3-8 不同DBP的含量PVC薄膜的屈服强度曲线如图3-8纵坐标表示薄膜样式的屈服强度 (yield strength)，横坐标表示式样含有邻苯二甲酸二丁酯的含量。由图可知，试样拉伸强度随邻苯二甲酸二丁酯含量的变化而变化。随着邻苯二甲酸二丁酯含量的增加，薄膜式样的屈服强度也随之先增加后减少，在邻苯二甲酸二丁酯含量为7ml时屈服强度达到最大。3.2.4不同DBP含量的PVC薄膜的断裂伸长率分析图3-9 不同DBP含量的PVC薄膜的断裂伸长率曲线如图3-9所示，纵坐标表示薄膜样式的断裂伸长率（Elongation at break），横坐标表示式样含有邻苯二甲酸二丁酯的含量。由图可知，试样断裂伸长率随邻苯二甲酸二丁酯含量的变化而变化。随着邻苯二甲酸二丁酯含量的增加，薄膜式样的断裂伸长率也随之先增加后减少，在邻苯二甲酸二丁酯含量为7ml时断裂伸长率达到最大。3.2.5不同DBP含量的PVC薄膜的屈服载荷分析图3-10不同DBP含量的PVC薄膜中断裂强度曲线如图3-10所示，纵坐标表示薄膜样式的屈服载荷，横坐标表示式样含有邻苯二甲酸二丁酯的含量。由图可知，试样屈服载荷随邻苯二甲酸二丁酯含量的变化而变化。随着邻苯二甲酸二丁酯含量的增加，薄膜式样的断裂强度也随之先增加后减少，在邻苯二甲酸二丁酯含量为3ml时屈服载荷达到最大。3.3 表面张力实验3.3.1 实验操作对碳酸钙为定量的3g，邻苯二甲酸二丁酯为变量的片材进行表征表面张力实验。实验操作：按照配比表，配比出5组表面张力测试液。取出一组薄膜样品，先取出0 mlDBP的样品，从表面张力数小的配比液开始，用酒精棉蘸取表面张力测试液，均匀的涂抹样品上，观察配比液在样品上的状态。如果观察到配比液在样品上均匀的附着并不呈现水珠状态，则继续取下一组配比液涂抹，观察，直到观察