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文档简介
1、毕业论文开题报告高分子材料与工程脂肪族聚酯/聚氯乙烯相容性的研究一、选题的背景和意义聚氯乙烯(pvc)作为原材料已被广泛应用于食品包装、玩具、医疗用品、化妆品、 鞋、塑料门窗等产业。pvc薄膜、容器等制品是以pvc树脂为主要原料,添加增塑剂、 稳定剂、防老化剂、阻燃剂等助剂加工制成的。同时,聚氯乙烯(pvc)具有价格低廉、 阻燃性好、耐溶剂、耐臭氧、化学稳定性优良等优点。讯和包装等各个领域获得了广泛 的应用 但是pvc是一种强极性聚合物 也存在一些明显的缺陷,分子间有很大的作用 力需加热到一定的温度方能显示塑性,它的粘流态温度和分解温度非常接近,当加热 到130°c140°
2、c时就开始发生严重的分解,变成棕色或黑色。这样变色的聚合物,加工 性能劣化,产品性能下降。由于分子间的强作用力使制品变得坚硬而缺乏弹性和柔韧性。增塑剂是一种加入到材料(通常是塑料、树脂或弹性体)中以改进它们的加工性、可 塑性、柔韧性、拉伸性,但不会改变被增塑材料基本化学性质的物质。增塑剂的加入, 可以降低pvc分子链间的作用力,使pvc塑料的玻璃化温度、流动温度与所含微晶的 熔点均降低、可提高树脂的可塑性,使制品柔软、耐低温性能好。增塑剂在pvc中的 用量可占整个增塑剂用量的98%以上,因此增塑剂的发展和pvc工业的发展息息相关。增塑剂的品种很多,如脂肪族二元酸酯、苯甲酸酯、柠檬酸酯、环氧化合
3、物、氧化 桂化合物、磷酸酯、邻苯二甲酸酯、苯多竣酸酯、石油酯和聚酯等。柠檬酸三正丁酯(tbc)具有相容性好、增塑效率高、无毒、挥发性小等优点,而 且经其增塑后,塑料低温挠曲性能好,在熔封时对热稳定、不变色,其耐寒性、耐光性、 耐水性、抗霉性优良。但在使用时比目前普遍使用的邻苯二甲酸二辛酯(dop)易析出。邻苯二甲酸二辛酯(dop)是软质pvc制品的主要增塑剂z ,成本较低,合成工艺 也不复杂,增塑效果突出,但是由于dop等邻苯二甲酸酯类增塑剂易发生迁移现象, 发达国家都采取了相应的措施,限制其在儿童玩具、食品包装等方面的应用,因此发展 耐久性、抗迁移增塑剂是今后塑料工业发展的必然趋势。增塑剂的
4、耐久性是指增塑剂在树脂中存在并发挥增塑作用的时间长短,时间越长耐 久性越好。耐久性包括耐迁移性、耐抽出性和耐挥发性等。增塑剂的耐迁移性有两个方 面,一是增塑剂由制品内部向表层渗出;二是增塑剂向其接触的固态转移,增塑剂的迁 移性与其相容性大小有关,相容性越好则耐迁移性越好;相对分子质量人、含有支链或 环状结构增塑剂的耐迁移性较好。聚酯增塑剂是聚合型的酯类化合物,相对平均分子量较高。聚酯增塑剂是由饱和二 元酸和饱和二元醇通过缩聚反应制得的线性高分子聚合物,相对平均分子一般在 1000-8000 z间,相对分子质量不同,产品的性能不同,高相对分子质量的聚酯耐迁移 性良好。作为增塑剂的一个重要系列产品
5、,与单体型的酯类增塑剂相比,聚酯增塑剂具 有与高分子材料的相容性好,不易挥发性,耐油以及耐脂肪或芳香族碳氢化合物的抽岀, 且耐老化性能优异和耐高温等当面性能超群的特点,因此素有“永久性增塑剂”之誉, 是发展较快的一类增塑剂品种。随着世界各国环保意识的日益提高,特别是医药、食品加工、日用品、玩具塑料等 塑料制品,对主增塑剂提出更高的纯度及卫牛要求。目前,国外一方面对传统的主增塑 剂进行改性研究;另一方面,研究新的催化、分离工艺,开发新一代的增塑剂,以期待 能找到性价比更好的、更卫生安全低毒性的、符合环保耍求的新型增塑剂产品。在原有 的品种基础上提高可加工性,充分利用资源,降低生产成本,综合性能优
6、异和符合环境 环保要求的产品,这些都已经成为当前增塑剂的发展方向。二、研究目标与主要内容以一种二元酸(己二酸、癸二酸)和两种混合二元醇(乙二醇与丁二醇、丙二醇与 新戊二醇)进行反应,确定疑基和竣基的摩尔比,通过调节混合二元醇的不同质量比与 二元酸反应。用1、2丙二醇合成的聚酯增塑剂耐油性较好,用丁二醇则耐迁移性好, 而新戊二醇兼有两者之长。通过二元酸与混合二元醇反应,希望能生成综合单二元醇与 二元酸反应所具有的性能的新聚酯增塑剂,从而在性能要求更高的pvc制品中替代 dinp、didp、doa、doc等增塑剂,甚至是二元酸与单品二元醇反应生成的聚酯增塑 剂。1实验方法目前生产功能性聚酯增塑剂的
7、主要方法分两步:酯化反应和共缩聚反应(1)酯化反应:按-0h/-c00h=l: 1.3 (摩尔比)将混合醇(调节混合醇不同的质量 比)和己二酸加入四口烧瓶屮,且总质量控制在150g,最后加入催化剂钛酸四正丁酯。 温度设为180°c,人概30分钟温度可以达到180°c,并且保持稳定,恒温2.5小口寸,蒸係出的1120量在理论值的70%85%,酯化反应结束。己二酸与乙二醇反应:+ h2ocooh+ hoch2ch2oh(2)缩聚反应:将原有装置连接真空泵,然后通入n2保护进行常压缩聚,温度设置为21ctc,并且开启真空泵,经过20分钟左右温度缓慢升到210°c,然后是
8、真空度缓慢上升至-760mmhgo反应约三个小时后反应体系中基本没有小分子气体排出,即视为缩聚反应达到平衡,停止缩聚反应,制得无色透明或着色的固体或膏状液体聚酯共聚物。缩聚反应:cooh.hoch、ch、ohch2oh十比(ch2).c00c chcoochqch:叶;+ h2o三、拟采取的研究方法、研究手段及技术路线、实验方案等1研究方法、研究手段:以两种二元酸分别和混合二元醇进行对照实验,并且调节混合二元醇以不同的质量比进行反应。2技术路线、实验方案:dsc图谱法来判断聚酯增塑剂与pvc的相容性。实验方案第一步:以两种二元酸(己二酸和癸二酸)分别与混合二元醇反应生成共聚物第二步:用四氢咲喃
9、分别溶解pvc和第一步中合成的聚酯第三步:将pvc溶液与聚酯溶液按照自行设计的比例进行混合第四步:将第三步充分混合后的溶液涂膜放入烘箱烘干制出平均厚度为1mm的薄膜第五步:dsc图谱法逐步分析聚酯增塑剂与pvc共混膜的相容性。3步骤详解:第一步:这些聚酯共聚物已经通过同行一起的其他同学制备取的,按照本实验需要 的聚酯自行按配比称取第二步:配制含有5%pvc的四氢咲喃溶液;配制含有15%实验聚酯的聚酯四氢咲 喃溶液第三步:pvc溶液和聚酯溶液的混合比例分别为8/2; 7/3; 6/4; 5/5第四步:混合好的溶液进行充分的摇晃使其充分混合,进行制膜后,观察薄膜外观 变化,并等溶剂自行蒸发后放入温
10、度为100°c的烘箱,烘1小吋第五步:将样品进行dsc测定,并分析测试结果。四、参考文献1 王荷萍.浅谈塑料助剂-增塑剂的特点与性质卩塑料助剂.2009, 4(19):216-217.2 张颖,陈浩乾.增塑剂的研究与发展j塑料助剂.2009, 4(37): 49-51.3 汪多仁.新型聚酯增塑剂的生产及应用j皮革科学与工程:2003(13) 4: 45-48.4 林晓帆,王二卫,李雪花.聚氯乙烯及其增塑剂综述j塑料助剂.2006, (2): 19-21.5 俞晓雪增塑剂市场分析j.精细石油化工进展.2002, 3(7): 24-27.6 汪多仁.高分子量聚酯增塑剂j皮革科学与工程:2
11、002, 3仃0): 38-40. 杜新胜徐惠俭王善伟张霖陈秀娣.我国耐久性增塑剂的研发与进展j塑料助 齐ij. 2009. 5(77) : 9-12.8 h. owen, n. sandro. cooper david nicell jim. plasticizer metabolites in the environment | j. water research. 38(2004): 3693-3698.9 石万聪,盛承祥.增塑剂m化学工业出版社.1989, 12: 187-18&10 b. andric, t. kovacic, s. perinovic, i. klaric.
12、 polymer blends based on poly(vinylchloride)andbiodegradablealiphatic-aromaticcopolyesterj.toxicology,l 9(2008):1003-1008.11 voss, cristina, zerban. heide, bannasch peter, berge匚 martin r. lifelong exposure to di (2-ethylhexyl) 一 phthalate induces tumors in liver and testes of sprague-dawley ratsj. toxicology 206(2005): 359-371.五、研究的整体方案与工作进度安排(内容、步骤、时间)实验进度安排表序号时间内容12010.11.01-2010.11.15有关聚酯增塑剂合成的文献查阅22010.11.15-2010.11.30确立聚合反应工艺参数32010.12.01-2010.12.20合成己二酸系列的聚酯42010.12.21-2011.01.05合成葵二酸系列的聚酯52011.01.05-2011.01.15聚酯与pvc共混制膜62011.01.17-2011.01.25聚酯的dsc检测7
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