唐龙祥;张瑜;刘春华;方华高;王平华;方治齐
【摘 要】采用异氰酸根封端的聚氨酯(PU)来接枝改性聚乙烯醇(PVA).傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、热失重分析仪(TGA)等测试结果表明,PU通过甲苯二异氰酸酯(TDI)与PVA发生了接枝反应;改性PVA的结晶性能降低,熔点下降;接枝PU能明显提高PVA的耐热性能及韧性. 【年(卷),期】2010(022)002
【总页数】3页(P5-7)
【关键词】聚乙烯醇;聚氨酯;接枝;结晶性能;耐热性;力学性能
【作 者】唐龙祥;张瑜;刘春华;方华高;王平华;方治齐
【作者单位】合肥工业大学化工学院,安徽,合肥,230009;合肥工业大学化工学院,安徽,合肥,230009;合肥工业大学化工学院,安徽,合肥,230009;合肥工业大学化工学院,安徽,合肥,230009;合肥工业大学化工学院,安徽,合肥,230009;合肥工业大学化工学院,安徽,合肥,230009
【正文语种】中 文
聚乙烯醇(PVA)薄膜具有良好的生物降解性、气体阻隔性、透明性、抗静电性、强韧性、耐有机溶剂等性能,但是PVA熔融温度高于其分解温度,难以熔融加工;而流涎工艺产品质量不易控制,出膜率低,能耗高,设备投资大。降低熔融温度、提高热稳定性是实现PVA熔融加工成型的必要条件[1]。因此,对 PVA进行改性,使PVA的熔点低于其分解温度,实现PVA的热塑加工成膜。近十几年来,国内外竞相研究,并取得了一定进展。其要点是加入适量的水、甘油、不同相对分子质量的聚乙二醇等作为增塑剂,降低PVA的熔点,使其低于PVA的分解温度从而实现PVA的熔融加工[2～5],但这些方法工艺复杂,对仪器设备和操作人员的素质要求高。本研究采用聚氨酯(PU)接枝改性PVA,并采用傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)及热重分析仪(TGA)等来表征PU接枝 PVA (PVA-g-PU)对PVA相关性能的影响。
PVA,工业级,台湾长春化工公司;聚酯二元醇,相对分子质量2 000,工业级,安徽安利合成革有限公司;甲苯2,4二异氰酸酯 (TD I),化学纯,上海化学试剂有限公司;二甲基甲酰胺(DM F)、二甲基亚砜(DM SO)、丙酮,分析纯,上海苏懿化学试剂有限公司;二月桂酸二丁基锡,天津大茂化学试剂有限公司。
在装有机械搅拌及N2通口的三口瓶中,将干燥过的聚酯二元醇溶解在DM F中,70℃下加入 TD I和微量催化剂,搅拌使之混合均匀,反应1 h,用石油醚洗掉过量的TD I,以确保没有剩余TD I直接与 PVA反应。再将 PVA溶解在DMSO中,并缓慢加入预聚物溶液中,搅拌2 h使之充分反应.加入少量DM F调节粘度,再将反应物加入大量丙酮中,待产物完全沉析后用丙酮抽提10 h,除去过量预聚物,将纯化后的产物置于真空烘箱中24 h,使溶剂彻底挥发,得到可溶性梳状结构的接枝物即PVA-g-PU。
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用美国 Nico let公司 Magna-IR750型红外光谱仪测试样品红外光谱,扫描范围400～4 000 cm-1。县域黑社会生存之道
戈尔巴乔夫近况用日本Rigaku公司D/max-rB型XRD测试样品XRD曲线,管电压为40 kV,管电流为100 m A,Cu靶,扫描速度1℃/min,扫描范围5～50℃。
用美国Perkin-Elmer公司DSC-2C型DSC测试样品的 DSC曲线,先消除热历史,再以10℃/min降温至 60℃,恒温 3 min,最后以10℃/min升温至260℃。
用Perkin-Elmer公司TGA-7型TGA测试样品的 TGA曲线,升温速率10℃/min,温度范围室温至700℃,在N2气氛中进行。
用深圳新三思科技有限公司CM T5504型微机控制电子万能试验机测试样品的拉伸性能,拉伸性能按GB/T 1040—2000测试。
所得产物加水加热溶解成10%固含量的溶液,涂膜后待自然干燥,放入真空烘箱干燥24 h,所得薄膜用FT-IR进行测试,红外光谱见图1。
由图1可见,3 359 cm-1为—OH的特征吸收峰,2 954 cm-1为—CH 2的非对称伸缩振动吸收峰;1 450 cm-1为亚甲基—CH2对称弯曲振动吸收峰;PVA-g-PU样品出现了1 750 cm-1左右CψO的伸缩振动峰,纯PVA的红外光图谱没有CψO的伸缩振动峰,且CψO的伸缩振动峰随PU接枝量的增多而增强,表明PU已经接枝到PVA上。
图2为纯PVA及PVA-g-PU样品的XRD曲线。PVA在2θ为19.36°出现晶态锐衍射峰,表明PVA
具有结晶性。而随着PU接枝量的增多,衍射峰不断减弱,表明PVA的结晶能力下降,主要是由于PVA大分子链上接上PU后,破坏了PVA大分子链的规整性,且削弱了 PVA大分子链的氢键,从而导致PVA的结晶能力下降,结晶完美程度降低。
花龄盛会PVA及接枝不同含量 PU的 PVA-g-PU的DSC熔融曲线如图3所示。
由图3可以看出,PVA的熔融峰随接枝PU量的增加向低温方向移动,即熔点下降,且熔融热焓不断降低(熔融峰面积减小),是由于接枝于PVA主链上的PU破坏了PVA链的规整性,接枝PU量越多,PVA链的规整性越差,熔点与结晶度越低。熔融热焓降低,有利于材料的熔融塑化,改善PVA的热塑加工性能。
图4为纯PVA及PVA-g-PU样品的TGA曲线。10%失重温度(T10%),50%失重温度(T50%)、最快分解温度(Tmax)以及700℃时的残余质量百分比见表1。由图4及表1可以看出,随着PU接枝量的增加,PVA的分解温度提高,热稳定性越好。这对改善PVA的热塑加工性能非常重要。
图5为纯PVA及PVA-g-PU样品的应力-应变曲线。由图5可见,纯 PVA是脆性断裂,而PVA-g-P中华人民共和国监察部
U在拉伸时均发生屈服,为韧性断裂,且随PU接枝量的增加,PVA-g-PU的屈服强度及拉伸强度下降,而断裂伸长率大幅度提高,主要是由于PU链破坏了PVA的结晶性能,致使强度下降,而且PU的柔韧性使得PVA-g-PU的韧性及断裂伸长率大幅度提高。
红外光谱分析证明 PU通过 TD I与 PVA发生了接枝反应;XRD及DSC分析表明PU使PVA的结晶性能降低,熔点下降;TGA分析表明PU提高了 PVA的分解温度,从而有利于PVA熔融加工,改善了PVA的耐热性能;力学性能测试表明接枝PU后PVA的韧性得到大幅度提高。
【相关文献】
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