PI添加量对PVCPI共混物的影响 论文

1、 毕业论文PI添加量对PVC/PI共混物的影响102074430付光学生姓名： 学号： 材料工程系系 部： 高分子材料与工程专 业： 翟凌指导教师： 二一四年六月 诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 年 月 日毕业论文任务书论文题目： PI添加量对PVC/PI共混物的影响 系部： 材料工程系 专业： 高分子材料与工程 学号： 102074430 学生： 付光 指导教师（含职称）： 翟凌（研高工） 1课题意义及目标 以PVC为基体材料，添加耐热高分子材料改善PVC的耐热性和阻燃性。在PVC中添加

2、不同量PI，通过研究 PVC和PI的相互作用，探讨PVC的聚集态结构，并分析其对热性能、阻燃性能、力学性能的影响。在保持PVC力学性能的前提下，确定最佳PI的添加量改善PVC的耐热性和阻燃性。2主要任务1）查阅相关文献，确定实验方案；2）合成适合分子量的PAA溶液，制备适合分子量PI粉末；3）考察PVC和PI的相容性；4）分析PVC和不同添加量PI的相互作用，并研究其对PVC聚集态结构的影响；5）测试材料的热分解温度、燃烧特性、热性能、力学性能；6）通过材料的结晶性说明各性能变化的规律；7）确定最佳PI添加量；8）记录实验结果，分析处理实验数据；9）完成毕业论文的撰写工作。3. 基本要求1）认

3、真学习相关书籍，查阅中外文资料，制定出合理的实验研究方案；2）认真做好各环节实验，做好实验记录，要求实验数据准确可靠；3）勤于思考，应用所学的专业知识来解决实验中遇到的问题；4）翻译一篇与本课题相关的英文文献；5）论文撰写要求严格按照材料工程系“本科毕业论文格式要求”撰写。4. 主要参考资料1 高俊刚, 杨丽庭, 李燕芳. 改性聚氯乙烯新材料M. 北京: 化学工业出版社, 2002.2 周浩然, 孔德忠, 刘达. 聚酰亚胺改性环氧树脂耐热性的研究J. 湖南大学学报, 2009, 41(4): 56-58. 3 景晓辉. 聚酰胺酸合成工艺与聚酰亚胺膜制备及表征J. 应用化工, 2004, 33(

4、6): 33-35.4 赵丽萍, 寇开昌, 吴广磊, 卓龙海. 聚酰亚胺合成及改性的研究进展J. 工程塑料应用, 2012, 40(12): 108-111.5 Taesung Lee, Jihan Lim, Ildoo Chung, Il Kim, ChangSik Ha. Preparation and Characterization of Polyimide/Modified -Cyclodextrin Nanocomposite Films J. Macromolecular Research , 2010, 18(2), 120-128.5进度安排论文各阶段名称起 止 日 期1查阅

5、文献资料，确定实验方案1月3日3月18日2制备适当分子量的PI粉末3月19日4月18日3改变PI添加量，制备PVC/PI共混物4月19日4月25日4测试热分解温度、燃烧特性、热性能、力学性能4月26日5月14日5研究PVC的聚集态结构5月15日5月23日6分析实验数据，查漏补遗5月24日6月3日7完成毕业论文及答辩工作6月4日6月22日审核人： 年 月 日太原工业学院毕业论文II太原工业学院毕业论文PI的添加量对PVC/PI共混物的影响摘要：通过两步法制备一定分子量的PI粉末，以PI粉末作改性剂与PVC共混并制成PVC/PI复合板材。借助热重分析仪、拉伸试验机、水平垂直燃烧仪等手段研究了PI添

6、加量对复合材料热稳定性、力学性能、燃烧性能的影响。实验结果表明，PVC分子中的氢和PI分子中的羰基、酰亚胺基形成氢键，并且PI的加入诱导PVC结晶。当添加量在03.5份时，随着PI粉末添加量的增加，复合材料的热稳定性、拉伸强度、弹性模量、阻燃性都增大，而复合材料的断裂伸长率有下降的趋势。当添加量为3.5份时，PVC/PI复合材料相对于纯PVC的初始分解温度提高了40，拉伸强度提升6.77%，弹性模量提升17.6%。材料的冲击强度在添加量为1.5份时达到最大值，提升38.7%。关键词：聚氯乙烯，聚酰亚胺，添加量，复合材料Effect of PI content on PVC/PI composi

7、tesAbstract: PI powder in certain molecular weight was prepared by two-steps method, it was blended with PVC to made sheets. The effect of amount of PI on thermal performance, mechanical performance, combustion performance was studied by means of TGA, test machine and horizontal and vertical burning

8、 tester ect. The amount of PI in scale of 03.5 phr, the results showed that hydrogen interaction existed in the blends, and the aggregated structure of PVC are changed with PI inducing crystallization. Then, the thermal property, tensile strength, ultimate elongation at break, flame resistance incre

9、ased with the amount of PI powder, while its tensile elastic modulus decreased with amount of PI powder. When the amount of PI is 3.5phr, the initial decomposition temperature of PVC/PI composites increased 40 compared with pure PVC, the tensile strength is increased by 6.77%, and the tensile elasti

10、c modulus is increased by 17.6%. When the amount of PI is 1.5phr, the impact strength of the composites is up to the peak which is increased by 38.7% compared with pure PVC. Keywords: Polyvinyl chloride, polyimide, weight amount, composite materials太原工业学院毕业论文目录1 前言11.1 研究背景11.2 研究目的及重要意义31.3 论文研究内容3

11、2 实验部分42.1 实验原料及配方42.1.1 实验材料的选择42.1.2 PVC/PI复合材料加工配方72.2 实验仪器与设备82.3.1 工艺流程图82.3.2 聚酰胺酸的合成92.3.3 聚酰亚胺的制备112.3.4 复合材料板材的制备132.4 表征测试142.4.1 冲击测试分析142.4.2 拉伸测试分析152.4.3 垂直燃烧测试分析152.4.4 热重分析162.4.5 红外光谱分析162.4.6 维卡软化点测定162.4.7 氧指数的测定172.4.8 X-射线衍射分析173 结果与讨论183.1 PVC/PI复合板材聚集态结构分析183.1.1 PVC/PI 复合材料FT

12、IR183.1.2 PVC/PI复合板材X-射线谱图223.2 PI添加量对PVC/PI力学性能的影响233.2.1 冲击性能233.2.2 拉伸性能243.3 PI添加量对PVC/PI热性能的影响263.3.1 PVC/PI复合材料热稳定性263.3.2 PVC/PI维卡软化温度283. 4 PI添加量对PVC/PI燃烧性能的影响283.4.1 垂直燃烧数据分析283.4.2 氧指数数据分析294 结论30参考文献31致谢321 前言1.1 研究背景聚氯乙烯（PVC）是五大通用塑料之一，具有价格便宜、透明性好、阻燃性好、电绝缘性好、耐腐蚀性好，改性后综合性能优异的特点。其总产量仅次于聚乙烯，

13、被广泛用于工业、农业、建筑业、电子电气业、交通运输业、电力、电讯、包装等各个领域。但是，PVC在光、热作用下的稳定性差，加工过程中易受热发生由活性部位（如烯丙基氯、叔氯、叔氢、带双键或过氧化物残基的端基等）引发的自催化脱氯化氢反应，形成共轭多烯链，并进而发生断链、交联等反应而变色、降解，致使塑料制品质量变差，性能下降，进而影响其加工和使用性能1。另外，PVC的热变形温度较低，其维卡软化点只有70左右，玻璃化温度在8085之间，抗蠕变性能差，最高连续使用温度仅65。抗冲击性能差、燃烧时放出有毒的氯化氢。因此，为了拓宽PVC 的使用范围，人们致力于对通用 PVC 树脂进行耐热改性、抗冲击性能、拉伸

14、性能改性进而开发新型耐热 PVC 树脂2。PVC的改性方法很多，针对不同的应用目的可以采用不同的改性方法或改性技术，PVC的改性技术大致可以分为两大类，即化学改性和物理改性。化学改性是指通过一定的化学反应使PVC的结构发生变化，从而达到改性的目的。化学改性的途径有共聚合反应和大分子反应两大类。物理改性不涉及PVC分子结构的改变，比化学改性更容易实施。填充、复合、共混是PVC物理改性最主要的改性方法3。从广义上说，在PVC加工过程中加入增塑剂、热稳定剂，可以认为是最早的物理改性。通过这些方法，可以改善聚氯乙烯的耐热性能、力学性能，拓宽使用范围。共混改性是应用最广泛、研究最多的一种改性方法，即在其

15、粉末中加入玻璃化转变温度（Tg）较高的树脂（即高分子耐热改性剂），通过物理混合和化学混合提高其耐热性能，该方法的工艺一般比较简单，可实施性强。目前研究出的材料性能大幅提高，前景广阔。氯化改性也是目前改性的主要方法之一，主要有溶液氯化法和悬浮氯化法两种，其中悬浮氯化法制造的氯化聚氯乙烯耐热性较高4。缺点是要在提高材料的耐热性的同时也提高材料的脆性，所以必须加入适量的抗冲击改性剂5。聚酰亚胺是一类新型的耐高温材料，由于优良的耐热性、机械性能、电性能、耐辐射性能、耐溶剂性能，和在高温下性能良好，因而发展迅速6，并衍生了一系列品种，在电器工业、电子工业、宇宙工业等各行业都得到了广泛应用7，例如高均匀度

16、的成膜、纺丝、气相沉淀、亚微米级光刻、深度直墙刻蚀、大面积、大体积成型、离子注入、激光精度加工、纳米级杂化技术等等，这些都为聚酰亚胺的应用打开广阔的天地。随着合成技术和加工技术的进一步改善以及成本的大幅度降低，热塑性聚酰亚胺必将在未来的材料领域中显示出其更为突出的作用8。但是单体合成及聚合方法上的高成本导致了其至今也未成为一个更大的品种。聚酰亚胺的合成方法可以分为两大类，第一类是在合成过程中，在大分子反应中形成酰亚胺环；第二类是以还有酰亚胺环的单体聚合成聚酰亚胺。聚酰亚胺主要由二元酐和二元胺合成，这两种单体与其他众多杂环聚合物，如聚苯并哑唑、聚苯并噻唑、聚喹哑啉和聚喹啉等单体比较，原料来源广，

17、合成也较容易。二酐、二胺品种繁多，不同的组合就可以获得不同性能的聚酰亚胺9。聚酰亚胺越来越受到重视的原因有：（1）突出的综合性能；（2）合成方法种类多；（3）可应用领域广。其突出的综合性能主要体现在其分解温度一般都在500左右，有些达到600，是迄今聚合物中热稳定性最高的品种之一。聚酰亚胺可耐极低温，如在-269的液态氦中不会脆裂。聚酰亚胺具有优良的机械性能，未填充的塑料的抗张强度都在100MPa以上，均苯型聚酰亚胺的薄膜为170MPa以上，而联苯型聚酰亚胺达到400MPa。作为工程塑料，弹性膜量通常为3-4GPa，纤维可达到200GPa，据理论计算，均苯四甲酸二酐和对苯二胺合成的纤维可达 5

18、00GPa，仅次于碳纤维10。一些聚酰亚胺品种不溶于有机溶剂，对稀酸稳定，一般的品种不耐水解，这个缺点使得聚酰亚胺有别于其他高性能聚合物，可以利用碱性水解回收原料二酐和二胺，例如对于Kapton薄膜，其回收率可达80%-90%。改变结构也可以得到相当耐水解的品种，例如在120的水中，500 小时内材料的性能可以保持不变。聚酰亚胺的热膨胀系数在210-5310-5/，南京岳子化工YZPI热塑性聚酰亚胺的为310-5/，联苯型可达10-6/，个别品种可达10-7/。聚酰亚胺具有优异的耐辐照性能，其薄膜在5109rad快电子辐照后强度保持率为90%。聚酰亚胺具有良好的介电性能，介电常数为3.4左右，

19、引入氟，或将空气纳米尺寸分散在聚酰亚胺中，介电常数可以降到2.5左右。介电损耗为10-3，介电强度为100300KV/mm，广成热塑性聚酰亚胺为300KV/mm，体积电阻为1017cm。这些性能在宽广的温度范围和频率范围内仍能保持在较高的水平。聚酰亚胺本身无毒，可以用来制造餐具和医用器具，并经得起数千次消毒11。而且部分聚酰亚胺还具有较好的生物相容性，例如，在血液相容性实验为非溶血性，体外细胞毒性实验为无毒12。1.2 研究目的及重要意义通过对现有高分子材料改性，实现工程化、功能化和精细专业化，只需要解决一些工程技术问题，比开发一个全新材料所花费的代价要小得多13。通过化学或物理方法改性，可以

20、改善通用PVC树脂的性能或赋予崭新的性能，已达到改变PVC产品结构和产品更新换代的目的14。通过改性将PVC从通用树脂发展为高性能树脂，进入工程塑料及功能分子材料领域，实现塑料工程化和功能化。PVC 树脂的热稳定性差，加工过程中易受热发生由活性部位（如烯丙基氯、叔氯、叔氢、带双键或过氧化物残基的端基等）引发的自催化脱氯化氢反应，形成共轭多烯链，并进而发生断链、交联等反应而变色、降解，致使塑料制品质量变差，性能下降，进而影响其加工和使用性能15。热稳定性差的缺点是阻碍PVC材料进一步发展的主要原因，因此增大PVC的热稳定性可以进一步增大其应用范围，也是目前PVC材料研究的热点。聚酰亚胺是一种具有

21、高的热稳定性、可耐高低温、有良好的机械性能、耐有机溶剂、高耐辐射性、很好的介电性能、无毒和优异绝缘性工程塑料。本设计通过用聚酰亚胺改性聚氯乙烯，控制聚酰亚胺的添加量，从而提高聚氯乙烯热稳定性、抗冲击性能，拉伸性能，从而制得高性能聚氯乙烯材料，符合既要有规模经济效益又能适应市场的品种和高性能发展要求。1.3 论文研究内容本论文研究的内容是PI添加量对PVC/PI复合材料性能的影响，其中主要是研究PI添加量对PVC/PI复合材料的热稳定性、力学性能以及对复合材料聚集态结构的影响。通过热重实验表征复合材料热稳定性能；通过拉伸实验、冲击实验表征复合材料力学性能；通过垂直燃烧实验表征复合材料阻燃性能；通

22、过红外光谱扫描实验、X-射线衍射仪表征复合材料的微观结构；从而全面分析其综合性能，选出性能最好的一组复合材料的PI添加量。2 实验部分2.1 实验原料及配方2.1.1 实验材料的选择实验用原料及试剂见表2.1。表2.1 实验用原料及试剂Table 2.1 Raw materials and ageats used in experiment名称简写牌号出产地聚氯乙烯树脂PVC7058上海金辉贸易化工有限公司邻苯二甲酸二辛脂DOP青州市建邦化工有限公司N-甲基吡咯烷酮NMPNMP-101上海金锦乐实业有限公司对苯醚二胺ODA山东万达化工有限公司均苯四甲酸二酐PMDA余姚双象纳米塑业有限责任公司三

23、盐基硫酸铅三盐HG 2340-2005市售二盐基硫酸铅二盐市售硬脂酸锌ZnSt广州市宬铧贸易有限公司硬脂酸钡BaStC18广州市宬铧贸易有限公司液体石蜡市售（1）原材料选用分子量适当、颗粒度大小分布较窄的悬浮聚合疏松型PVC树脂（SG-5，SG-4）。这类树脂含杂质少、流动性较好、有较高的热变形温度和耐化学稳定性，成本也较低廉。由于硬质PVC塑料冲击强度低，在板材配方中加入一定量的改性剂，如甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯（MBS）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）、氯化聚乙烯（CPE）、丙烯酸酯类共聚物（ACR）等可弥补其不足。这类抗冲改性剂多为接枝聚合物和橡胶状聚合物，与PVC有较好的相容性

24、，不仅可以提高PVC的冲击韧性，还可以提高流动性，改善加工性能。具有两相结构材料的透明性取决于两相的折光率是否相近，若两相折光指数不相匹配，光线会在两相的界面产生散射，所得制品不透明。当抗冲改性剂粒径足够小时（0.2m以下）也能使PVC板材显示优良的透明性和冲击韧性。当然，配方中得其他添加剂（润滑剂、稳定剂、色料等）的类型与含量对折光指数的匹配也有影响，需全面考虑。（2）热稳定剂为防止或延缓PVC树脂在成型加工和使用过程中受光、热、氧的作用而降解或分解，配方中必须加入适当类型和用量的稳定剂。常用的有：铅盐化合物、有机锡化合物、金属盐及其复合物等类型的稳定剂。各类稳定剂的稳定效果除决定于本身的特

25、性外，还受物料其他组分、加工条件、制品性能要求等的影响。三盐（3PbOPbSO4H2O）、二盐（2PbOPbSO4H2O）主要用作聚氯乙烯不透明或半透明制品的热稳定剂，有优良的耐热性和电绝缘性，特别适应于高温加工。硬脂酸钡（C18H35O2）2 Ba用作PVC耐光耐热稳定剂，是碱土金属硬脂酸盐中长期稳定性最佳者，与锌、镉皂并用时有协同效应。硬脂酸锌（C36H70O4）2 Zn用作PVC耐光耐热稳定剂。白色粉末，不溶于水，溶于热的乙醇、苯、甲苯、松节油等有机溶剂；遇到酸分解成硬脂酸和相应的盐；在干燥的条件下有火险性，自燃点900；有吸湿性。（3）增塑剂增塑机理：当聚合物受热时，其分子的热运动加剧

26、，分子链间的距离增大，链间的作用力减弱。同时，增塑剂分子钻入高分子链间，增塑剂的极性部分和极性高分子的偶极发生作用，非极性部分可以有效地屏蔽高分子链间的作用力，必然增加高分子链间某些部位的距离，减小分子链间的范德华力，由于分子间作用力减小，使分子对使其形变的抗拒力减小，从而降低了体系的Tg和Tf。当体系冷却以后，增塑剂仍然保留在聚合物链之间。增塑过程：增塑剂分子进入树脂空隙并黏附在支链上，为不可逆过程。树脂颗粒吸收增塑剂并膨润，是简单的扩散过程。增塑剂分子进一步扩散，聚合物分子不断地解缠分开，一簇簇增塑剂分子存在于团簇状结构的聚合物分子链段中间。此时给体系施以大的能量，则聚合物分子进一步解缠结

27、，增塑剂分子进入聚合物分子网络之中。至此，聚合物分子不在僵硬，活动自由度增大，体系介电常数增大，增塑过程完成。DOP（邻苯二甲酸二辛脂）是通用型增塑剂，主要用于聚氯乙烯树脂的加工、还可用于醋酸树脂、ABS树脂及橡胶等高聚物的加工，也可用于造漆、染料、分散剂等。DOP增塑的PVC可用于制造人造革、农用薄膜、包装材料、电缆等。（4） 润滑剂为了降低熔体粘度，减少塑料对加工设备粘附和组分对设备的磨损，应适当加入润滑剂。选用润滑剂时，除考虑必要的相容性外，还应有一定的热稳定性和化学惰性，在金属表面不残留分解物，能赋予制品以良好的外观，不影响制品的色泽及其他性能。液体石蜡是从原油分馏所得到的无色无味的混

28、合物。它可以分成轻质矿物油及一般矿物油两种。其中轻质矿物油的比重及黏稠度较低，俗称白油，可以作为PVC和PS等塑料的内部润滑剂，润滑效率高，热稳定性好，无毒。其用量一般在0.5份左右。2.1.2 PVC/PI复合材料加工配方PVC/PI复合材料配方见表2.2；PI粉末添加量见表2.3。表2.2 PVC/PI复合材料配方Table 2.2 Formulation of PVC/PI composites 名称添加量（份）PVC100DOP6液体石蜡1三盐二盐33硬脂酸锌1硬脂酸钡1.5液体石蜡PI粉末0.5X表2.3 PI粉末添加量Table 2.3 Adding amount of PI po

29、wder in PVC编号PI添加量（份）0010.521.031.542.052.563.073.52.2 实验仪器与设备实验所需的试验仪器和设备见表2.4。表2.4 试验仪器和设备Table 2.4 Instruments and equipments used in experiment设备/仪器型号出产地双辊开炼机机WQ-1005-D东莞市伟庆机械设备有限公万能制样机PQ-50化工部晨光塑料机械研究所平板硫化机QLB-D上海第一橡胶机械厂悬臂梁冲击实验机2HT-M河北省承德实验机厂拉伸试验机LT-500广州实验仪器厂热重分析仪HCT-1北京恒久科学仪器厂水平垂直燃烧仪SC-2南京江宁县

30、分析仪器厂高速混合机GH-10DY北京市塑料机械厂X-射线衍射仪TD-3000丹东通达仪器有限公司红外光谱仪TENSOR-27北京恒久科学仪器厂 2.3 实验流程2.3.1 工艺流程图工艺流程图见图2.1。2.3.2 聚酰胺酸的合成（1） 合成聚酰胺酸的原材料。均苯四羧酸二酐（PMDA），白色或微黄色块状和粉状固体，熔点：286，沸点：397-400，相对密度：1.680，吸水性强，水解生成均苯四甲酸，在水中容易分解，因此在干燥环境中保存。在室温下可溶于二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基亚砜，-丁内酯、N-甲基吡咯烷酮、丙酮、甲基乙基甲酮、甲基异丁基甲酮、乙酸乙酯等强极性溶剂中，不溶于氯仿、乙醚、

31、正己烷、苯等弱极性或非极性溶剂中。4, 4-二氨基二苯醚（ODA），白色晶体，熔点：191.5，沸点：300以上，相对密度：1.315，引火点：219，着火点：490。易溶于酸类，不溶于水。ODA的工业合成都是采用DNDPE为原料，经还原而制得。甲基吡咯烷酮（NMP），无色透明液体，沸点：202，闪点：95，能与水互溶，易溶于乙醚、丙酮及各种有机溶剂中，有微弱的氨气气味，化学性能稳定，对碳钢、铝不腐蚀，对铜稍有腐蚀性。具有粘度低、化学稳定性和热稳定性良好、极性高、挥发性低、能与水及许多有机溶剂无限混溶等优点。PMDA不同分子量PI/PVC板材PIPAA 测定分子量ODA力学性能测试分析热性能测

32、试分析阻燃性能测试分析聚集态结构分析最佳分子量PI/PVC板材力学性能测试分析热性能测试分析阻燃性能测试分析聚集态结构分析不同添加量PI/PVC板材最佳添加量PI/PVC板材图2.1 工艺流程图Figure 2.1 Process flow （2）二酐和二胺的配比（C）计算公式： PMDA和ODA反应化学方程式如下： PMDA ODA PAA PAA PI由上反应式得： （式2.1） （式2.2） （式2.3） （式2.4）其中：v含90%的NMP溶剂体积10ml；为NMP溶剂的密度1.0279g/；=218.12g/mol；=200.24g/mol。（3）实验步骤均苯四羧酸二酐预处理，由于均

33、苯四羧酸二酐是酸酐，在空气中易吸水变质，成为羧酸，变质后的均苯四羧酸二酐会影响到聚酰胺酸的分子量，不能合成大分子量的聚酰胺酸，从而导致合成聚酰胺酸实验失败，因此在实验前应对均苯四羧酸二酐进行烘干处理，其具体操作：用研钵将小块状的PMDA研碎后置于蒸发皿中，铺散均匀，厚度控制在2毫米左右，在烘箱中200加热三小时。三小时后将PMDA粉末收集到广口瓶中，置于干燥器中备用。实验前洗涤三口烧瓶，玻璃塞，搅拌桨等试验器材，然后放入烘箱中110烘干。根据计算出PMDA、ODA、NMP的量，用量筒量取适量NMP溶剂至三口烧瓶，称量ODA，将其加入干燥的三口烧瓶中；将三口烧瓶放入冰浴中，同时用搅拌器混匀，使O

34、DA快速融于NMP中。称量计算好的PMDA分三次称取，第一次称总量的一半左右，取停止搅拌器，把称好的PMDA缓慢加入三口烧瓶中，尽量不使粉末粘到烧瓶壁和搅拌桨上，打开搅拌器并调至适当的转速，等PMDA完全溶解后再继续加PMDA，直至PMDA添加量等于计算的是数值，让其在冰浴中搅拌反应12 h。反应结束后倒出聚酰亚胺密封低温保存。2.3.3 聚酰亚胺的制备先用NMP灌入粘度计中浸洗除去留在粘度计中的聚合物，尤其是毛细管部分要反复用溶剂清洗，洗毕，将NMP溶液倒入回收瓶中，再用洗液、自来水、蒸馏水洗涤粘度计，最后烘干。准确称取1.25g低粘度PAA放入清洁干燥的容量瓶中，在量筒中倒入约25mL的N

35、MP，先将一半的NMP倒入含PAA的容量瓶中，搅拌致使其溶解均匀，用移液管将其移入粘度计中，再将另一半的NMP倒入容量瓶中，搅拌，移入粘度计，将粘度计垂直固定于恒温水浴中待测。用手捏住C管管口，使之不通气，在B管用洗耳球将溶剂从E球经毛细管、M2球吸入M1球，然后先松开洗耳球后，再松开C管，让C管通大气。用秒表准确地测出液面流经a线与b线之间所需的时间，并记录。重复上述操作三次，每次测定相差不大于0.2 s。取三次的平均值为t0，即为溶剂的流出时间。测定t0后，将粘度计中的NMP倒入回收瓶，并将粘度计烘干，用干净的移液管吸取已恒温好的被测溶液25mL，移入粘度计，恒温3分钟，按前面的步骤，测定

36、溶液（浓度c1）的流出时间t1。中、高粘度测法相同。测量完毕后，取出粘度计，将溶液倒入回收瓶，用纯溶剂反复清洗几次，烘干，并用热洗液装满，浸泡数小时后倒去洗液，再用自来水，蒸馏水冲洗，烘干备用。分子量的计算公式按下式计算特性粘数：=t1/t0 （式2.5） （式2.6）= / C （式2.7）KM （式2.8）C为供试液的浓度（g/mL）；K常数，随着分子量和温度的增加略有减小；K=1.07104；常数，取决于温度和体系的性质。在0.51之间。在状态时为0.5，一般为0.82。=0.82；相对粘度，溶液粘度对溶剂粘度的相对值；增比粘度，反映了高分子与高分子之间，纯溶剂与高分子之间的内摩擦效应；

37、特性粘度，反映了高分子与溶剂分子之间的内摩擦。（4）数据结果；表2.5 PAA的分子量Table2.5 Molecular weight of PAA特性粘度分子量M（104）2.037.6（5）将PAA制备成PI粉末层析和抽滤步骤a.将量取配置同等比例的溶液（VPAA:VNMP=1:1），充分混合，倒入三角烧瓶中，将三角烧瓶固定于铁架台上，放入搅拌桨，打开加热套，将加热套温度调到180200，搅拌器调至适当的转速。b.从三角烧瓶一端口通入氮气，排尽烧瓶中的空气，从另一端口插入冷却回流装置，将烧瓶放入加热套中，待温度稳定在180-190后开始计时，反应约3小时。c.反应三小时后停止加热，将溶液

38、凉至室温，进行第一次真空抽滤，然后将块状物放入烧杯中，加入适量的乙醇使其溶解，然后进行第二次真空抽滤。将抽滤出的固体放入容器中以待烘干。烘干及研磨调节烘箱温度50，将湿粉末放入烘箱中，恒温3小时。取出冷却后，密封保存于有干燥剂的密闭容器中待用。2.3.4 复合材料板材的制备实验步骤：（1）粉料配制以PVC树脂300g为基准，按配方在天平上称量各添加剂。将PVC树脂与稳定剂等干粉状组分加入高速混合机中，开动搅拌，1-2min 后，停止搅拌，缓慢加入增塑剂等液体组分。此时物料混合温度不超过60。然后继续搅拌3min左右，当物料混合温度自动升温至90-100时，即添加剂已均匀分散吸附在PVC颗粒表面

39、，换转速至低速，打开放料闸门，将混合粉料放入浅搪瓷盘备用，并将混合机中的残生物料清除干净。（2）塑炼拉片按照双辊开炼机操作规程，利用加热、控制装置将辊筒预热至（1605）（后辊约低（5-10），恒温10min 后，开动开炼机，调节辊间距为2-3mm。将PVC配制的粉料加入双辊开炼机进行塑炼，在塑化过程中，可适当放宽辊隙以控制料温和料带的厚度，辊压约5-6min 后，观察物料色泽均匀，加入增韧剂等，再辊压约6min，将辊距调至2-3mm进行薄通1-2次，若观察物料色泽已均匀，截面上不显毛粒，表面已光泽且有一定强度时，结束辊压过程。迅速将塑炼好得料带成整片剥下，平整放置，剪成一定尺寸的片坯。（3）

40、压制成型利用平板硫化机的加热和控温装置将压机上、下模板加热至（1805）。设置表压：由压模板尺寸、PVC板材的模压压强（1.5-2.0MPa）进行计算。 （式2.9）式中：P表压机油压表读数（MPa）；P0模压压强（MPa）；A模具投影面积（cm2）；D压机柱塞直径（cm）。2.4 表征测试2.4.1 冲击测试分析冲击试验是测定塑料材料和制品在高速冲击状态下的韧性或对断裂的抵抗能力。这一实验对研究塑料在经受冲击载荷时的力学行为有一定的实际意义。塑料制品在应用的过程中。经常受到外力冲击作用致使受到破坏。因此，在塑料材料的力学性能测试中，只进行静力实验是不能满足材料使用要求的。所以必须对塑料材料进

41、行动载荷实验，这一点在其工程设计中尤其重要。依据GB1043-79 塑料简支梁冲击试验方法对试样进行冲击试验，实验中所选用的试样尺寸规格见表2.6和2.7。表2.6 试样类型及尺寸Table2.6 Type and dimension of samples试样类型长度L/mm宽度b/mm厚度h/mmIII63.5212.70.23.20.2表2.7 试样的缺口类型及尺寸Table2.7 Gap type and size of samples缺口类型缺口底部半径r/mm缺口底部剩余宽度bn/mmB1.00.0510.160.22.4.2 拉伸测试分析塑料的拉伸性能是塑料力学性能中最重要、最基本

42、的性能之一。几乎所有的塑料都要考核拉伸性能的各项指标，这些指标的高低很大程度地决定该中塑料的适用场合。拉伸性能的好坏，可以通过拉伸试验进行检验。如拉伸强度、拉伸断裂应力、拉伸屈服应力、偏置屈服应力、拉伸弹性模量、断裂伸长率等。从这些测试值的高低，可对塑料的拉伸性能作出评价。拉伸实验可为质量控制，按技术要求验收或拒收产品。研究、开发与工程设计及其他目的提供数据。所以说，拉伸性能测试是非常重要的一项实验。依据GB1040-79 塑料拉伸试验方法对试样进行测试试验，实验中所用样条尺寸如表2.8所示。图2.2 样品示意图Figure 2.1 Schematic diagram of sample表2.

43、8 试样尺寸Table2.8 Size of samples 中间平行部分长度/mm中间平行部分宽度/mm夹具间距离/mm11561502.4.3 垂直燃烧测试分析垂直燃烧实验是垂直地夹住试样的一端，对试样自由端施加规定的气体火焰，通过测量有焰燃烧及无焰燃烧的时间等来评价试样的燃烧性能。依据GB4609-84塑料燃烧性能试验方法垂直燃烧法对试样进行测试试验。垂直法按点燃后燃烧行为，材料性能分为FV-0，FV-1、FV-2等三级（符号FV表示垂直燃烧）详见表2.9。2.4.4 热重分析热重分析法（TGA）是测定试样在温度等速上升时质量的变化，或者测定试样在恒温的高温下质量随时间的变化的一种分析技

44、术。实验仪器可以利用分析天平或弹簧秤直接称出正在炉中受热的试样的质量变化，并同时记录炉中的温度。表2.9 垂直法燃烧评定材料燃烧性的级别与表示Table2.9 Level and description of combustibility judged by vertical flate test试样燃烧行为级别FV-0FV-1FV-2X每根试样的有焰燃烧时间对于任何状态调节条件，每组五根试样有焰燃烧时间总和每根试样第二次施焰后有焰加上无焰燃烧时间每根试样有焰或无焰燃烧蔓延到夹具现象无无无有滴落物引燃脱脂棉现象无无有有注：X表示该材料不能用垂直法分级，而应采用水平法对其燃烧性能分。2.4.5

45、红外光谱分析根据红外光吸收峰的位置、强度和形状，提供分子中官能团或是化学键的特征振动频率，从而提供聚合物的化学性质、立体结构、构象、序列状态及取向等许多定性和定量的信息。在制好的PVC/PI板材上切小一下薄片放于载玻片上烘烤，融化后挤压成很薄的片状物备用（热压成膜法）。2.4.6 维卡软化点测定维卡软化温度是指高聚物式样在液体传热介质中，在一定负荷、一定升温速度条件下，被1mm2的压针压入1mm深度时的温度。维卡软化温度适用于许多热塑性塑料，可用于鉴别热塑性塑料热性能的一个指标，但不代表材料的使用温度。依据GB1633-79 热塑性塑料软化点（维卡）试验方法对试样进行测试试验。2.4.7 氧指

46、数的测定大部分的塑料阻燃性不好,通火极易燃烧。评定塑料燃烧性可用燃烧速度和氧指数来表示。燃烧速度是用水平燃烧法或垂直燃烧法等测得。本实验采用氧指数测定塑料燃烧性，此法可精确地用具体数字来评价塑料的点燃性。依据GB2406-80 塑料燃烧性能试验方法氧指数法对试样进行测试试验，实验中所用样条尺寸如表2.10所示。表2.10 试样类型和尺寸Table2.10 The type and size of samples长/mm宽/mm厚/mm701506.530.25注：不同形式，不同厚度的试样，测试结果不可比。2.4.8 X-射线衍射分析借助X-射线衍射仪，利用微晶对X-射线的衍射效应，获得试样的衍

47、射图衍射强度与衍射角的关系图。X-射线衍射分析是确定物质的晶体结构、物相的定性和定量分析、精确测定点阵常数、研究晶体取向等的最有效最准确的方法。3 结果与讨论3.1 PVC/PI复合板材聚集态结构分析3.1.1 PVC/PI 复合材料FTIR （1）PVC/PI 复合材料压板前红外光谱谱图如图3.1。 图3.1 PVC/PI压板前红外谱图Figure 3.1 FTIR before compression of PVC/PI从图3.1可以看出添加PI后，PVC在波数为1380cm-1处有吸收峰。这说明了添加PI后复合材料中含有C-N键。PVC/PI复合材料在波数为1725cm-1左右处峰要比纯PVC的吸收强度明显要强，而且出峰位置也是向低波数方向移动。出现这种变化主要原因是添加PI后材料中羰基的含量增大，而且PVC上的氢原子和子PI上的氧原子形成氢键。羰基含量增多导致了1725cm-1左右的吸收峰变强；而氢键的形成使得PVC大分子的电子云密度降低，大分子的键力常数变小，吸收峰向低波数方向移动。在压板前各组样品在波数为1725cm-1左右都一个明显的吸收峰，而且随着添加量的增加吸收峰出峰位置向低波数方向移动，而且吸收率变大。这说明PVC上的氢原子和PI上的氧原子在塑炼过程中就形成了氢键。这种氢键的形成可以提高PVC的热稳定性，使得PVC在塑炼过程中减少氯化氢