温变色PVC乳液薄膜的制备的及印刷适性的研究

哈尔滨商业大学毕业设计（论文）温变色PVC乳液薄膜的制备的及印刷适性的研究学生姓名学号指导教师专业印刷工程学院轻工学院二〇一五年六月八日GraduationProject(Thesis)HarbinUniversityofCommerceStudyonthethermochromicseriesfilledPVCfilmemulsionpreparationandprintabilityStudentFanleiSupervisorLiangDuopingSpecialtyGraphicCommunicationsandEngineeringSchoolSchoolofLightIndustry2015-06-08毕业设计（论文）任务书姓名：范磊学院：轻工学院班级：2班专业：印刷工程毕业设计（论文）题目：温变色PVC乳液薄膜的制备和印刷适性的研究立题目的和意义：PVC虽具有诸多优良性能，具有不易燃性、高强度、耐气侯变化性以及优良的几何稳定性且加工适应性好,容易做成各种形状和色彩的塑料透明制品等，因此广泛用于包装行业，管道行业，医疗器械等领域例如变温PVC膜可以附着在婴儿的奶瓶上可以更好的让家长根据薄膜的颜色对奶瓶中的奶粉的温度更好掌握，相似的例子还有很多并且高分子聚合物复合材料作为20世纪发展起来的材料，具有优越的综合性能，相对较为简便的成型工艺，而获得了迅猛的发展。所以，通过填充变温粉，对PVC进行改性和印刷适性的影响研究具有较大的现实意义。本文采用合成法及涂覆流延法，在PVC的制备中添加不同含量的温变色粉，DBP通过对复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、断裂强度、屈服强度、屈服载荷、印刷表面张力等力学性能和变温效果等印刷适性的测定及分析，确定温变色粉的最佳填充量，并对复合材料的力学性能、印刷性能进行表征，来探讨添加温变色粉和DBP对PVC膜性能的影响，以便对其表面印刷适性和温变最佳温度和时间的掌握的研究。技术要求与工作计划：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.利用万能拉力机、丝网印刷，分别研究不同含量邻苯二甲酸二丁酯的温变色粉的糊状PVC与混合复合材料的拉伸强度、断裂伸长率的影响；对其表面印刷适应性、表面张力、油墨附着力、温变色实验的研究。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：2015-03-02~~2015-03-08调研、查找写开题报告所要的资料、并写实习日记2015-03-09~~2015-03-15搜索文献综述所需要的文献。2015-03-16~~2015-03-22查看阅览相关文献、和外文文献并筛选2015-03-23~~2015-03-31开始外文文献的翻译，并完成2015-04-01~~2015-04-7开始编写文献综述，并完成2015-04-08~~2015-04-10完成前期工作后，准备着手毕业论文所需的材料2015-04-11~~2015-05-25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2015-05-26~~2015-06-02提交初稿，进行修改2015-06-05~~2015-06-12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：年月日摘要本文研究温变色聚氯乙烯树脂（PVC）的共混薄膜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羟基磷灰石的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、电子显微镜研究其表面的印刷适应性。在温变色粉量一定时，随着邻苯二甲酸二丁酯含量的增加，其与PVC的共混复合材料的拉伸强度呈先增加后递减的变化，从15.43MPa增加到36.57MPa后减少到34.07MPa；屈服强度呈先增加后递减的变化，从33.38MPa增加到49.79MPa后减少到43.71MPa；断裂伸长率呈先增加后递减的变化，从80.34%增加到135.85%后减少到110.41%；断裂强度呈先增加后递减的变化，从33.86MPa增加到63.2MPa后减少到48.86MPa；随着邻苯二甲酸二酯含量的增加，PVC乳液薄膜的印刷适性有小幅度的提高。随着温变色粉含量的增加，PVC乳液薄膜表面张力逐渐减小由42dyne/cm减小到38dyne/cm，印刷对油墨的吸附能力逐渐减小。温变色粉大约在70℃时开始发生变色现象，由绿色逐渐颜色变浅，变温色粉的多少对变色的速率影响作用不大。。关键词：聚氯乙烯（PVC）；温变色粉；增塑剂；印刷表面张力AbstractInthispaper,thetemperaturechangetonerpolyvinylchloride(PVC)blendsthemechanicalpropertiesandprintingadaptability,toincreasethemechanicalpropertiesofPVClatexfilmtoughnessandtensilestrength,theexpansionofPVClatexfilminthescopeofapplicationofelectronic,medicalandindustrialpackaging.Theuniversaltensilemachine,respectively,ofdifferentcontentofdibutylphthalatecontaininghydroxyapatitePVClatexfilmmixedeffectofthetensilestrengthandbreakingelongationofcompositematerials;theuseofscreenprinting,electronmicroscopeonthesurfaceoftheprintingadaptability.Inwarmcolorpowderamountto2.5g,alongwiththeincreaseofcontentofdibutylphthalate,theandthetensilestrengthofPVCcompositewasincreasedatfirstandthendecreasingchanges,from24.43MPaincreasetothe56.57MPareducedto32.07MPa;yieldstrengthincreasefirstandthendecreasechanges,from4.38mpaincreasetothe12.79MPareducedto8.71MPa;elongationatbreakwasincreasedatfirstandthendecreasingchanges,from186.34%increasetothe328.85%reducedto286.41%;breakingstrengthwasincreasedatfirstandthendecreasingchanges,fromthe13.86MPaincreasedto48mpareducedto38.86MPa;Withtheincreaseofthecontentsoftwoformicacidtwo,theprintingadaptabilityofPVClatexfilmisimprovedbyasmallmargin.Withtheincreaseoftemperaturechangeoftonercontent,surfacetensionofPVClatexfilmdecreasedgradually.42dyne/cmincreasedto38dyne/cm.Printinginkadsorptioncapacitygraduallyreduced.Temperaturechangetoneraboutat70degreestodiscolorationoccurred,bygraduallygreencolorbecomesshallow,temperaturetonerondiscolorationaffecttheratehaslittleeffect.Keywords:Polyvinylchloride(PVC);Temperaturechangecolor;Plasticplasticizer;printingsurfacetension目录TOC\o"1-3"\h\u8757摘要 Ⅰ23508Abstract Ⅱ311381绪论 152871.1PVC乳液薄膜的应用领域及其国内外的现状 1104861.1.1PVC材料基本状况 2132821.1.2国外PVC产业发展状况 21.1.3国内PVC树脂发展现状350601.2国内外PVC研究发展的现状 2106491.3本课题的发展趋势及研究意义 5249222实验仪器及材料 7167112.1实验仪器 7294732.2实验材料 7294772.3试验样品制备 8212712.4材料性能实验原理及步骤 9289802.4.1表面张力实验原理 98192.4.2材料拉伸实验原理 9219272.5油墨附着实验原理及步骤 973312.5.1实验原理 9178102.5.2实验步骤 10261872.6拉伸实验 10128022.6.1实验样品制备 1010052.6.2实验过程 112.7温变色粉变色实验1173312.7.1实验原理102.7.2实验步骤11294203实验与数据分析 12112323.1拉伸实验数据及分析 1247653.1.1不同温变色粉含量的PVC薄膜的位移载荷曲线 12325863.1.2不同温变色粉含量的PVC薄膜的拉伸强度分析 1355133.1.3不同温变色粉含量的PVC薄膜的屈服强度分析 13106673.1.4不同温变色粉含量的PVC薄膜的断裂强度分析 13168563.2力学实验数据及分析 14204533.2.1不同DBP含量的PVC薄膜的位移载荷曲线 1412003.2.2不同DBP含量的PVC薄膜的拉伸强度分析 15238523.2.3不同DBP含量的PVC薄膜的屈服强度分析 15297143.2.4不同DBP含量的PVC薄膜的断裂伸长率分析 16326423.2.5不同DBP含量的PVC薄膜的断裂强度分析 1638503.3油墨附着力实验 17211273.4表面张力实验 1889863.3.1实验操作 18195503.3.2表面张力实验数据分析 1838503.5温变色粉变色效果实验及分析 187499结论 2031400参考文献 2226984致谢 241绪论1.1PVC乳液薄膜的应用领域及其国内外的现状1.1.1PVC树脂基本状况我国PVC工业起步于20世纪50年代末，第1套生产装置于1958年在锦西化工厂现锦化化工(集团)有限责任公司〕建成投产，至1970年，国内PVC树脂生产厂已增加至20家，1993年发展到75家，形成150万吨每年的生产能力;之后，国内PVC生产规模迅速扩大，1999年达到270.2万吨每年,2004年生产厂家达到76家，产能达到660万吨每年，产量达到503万吨。由此可见，随着国内经济的快速发展，我国PVC行业也得到了高速发展[1]。国内乙烯法生产PVC的厂家有中国石化齐鲁股份有限公司、上海抓碱化工股份有限公司、天津大沽化工股份有限公司、北京化二股份有限公司等，其中上海抓碱化工股份有限公司和天津大沽化工股份有限公司虽然有部分乙烯由中石化部分厂家供给，但尚不足以满足其生产需求。随着国内3套乙烯装置的相继建成投产，以及原有乙烯装置的扩能改造，国内乙烯产量大幅提高，但仍没有过剩的乙烯可供PVC生产，乙烯法PVC生产企业所需乙烯仍主要依赖进口，未来几年这种状况仍不会有所改观。目前影响国内PVC生产的因素主要有三点，第一点PVC原料面临压力，乙烯无可利用资源。第二点是聚乙烯单体受制于人，从目前国内单体法PVC生产能力看，VCM进口量需求巨大，日本是最主要的进口国，其次是韩国和中国台湾，台塑在宁波建成投产后，台塑除供应宁波厂之外，再无过剩资源供应国内市场，韩国每月除供应天津乐金大沽化学有限公司之后，市场供给量也极其有限，国内的进口市场几乎被日本所独占，进口渠道单一，并且随着油价的高涨，国际市场VCM价格居高不下，国内单体法PVC厂家开工率和成本受制于进口VCM。第三个问题是电石面临环保和国家政策调控，由于国家注重环保型社会的建设从而颁布了《关于对电石和铁合金行业进行清理整顿的若干意见》的文件，对电石行业进行了清理整顿。规范其健康发展的有关意见的通知》[4]。这一系列政策的颁布，预示着电石行业作为高耗能、重污染行业，被国家列为限制类产业，所以行业的发展将受到限制。从长远发展来看，我国高能耗项目将逐步减少并被加强控制，在国家大力提倡清洁生产和循环经济的政策下，环保和安全将越来越受到重视。一些企业基于以上3点的影响，将不堪重负，最后将不得不停产，从而影响国内PVC的生产。1.1.2国内PVC产业的发展现状国内乙烯法生产PVC的厂家有中国石化齐鲁股份有限公司、上海抓碱化工股份有限公司、天津大沽化工股份有限公司、北京化二股份有限公司等，其中上海抓碱化工股份有限公司和天津大沽化工股份有限公司虽然有部分乙烯由中石化部分厂家供给，但尚不足以满足其生产需求。随着国内3套乙烯装置的相继建成投产，以及原有乙烯装置的扩能改造，国内乙烯产量大幅提高，但仍没有过剩的乙烯可供PVC生产，乙烯法PVC生产企业所需乙烯仍主要依赖进口，未来几年这种状况仍不会有所改观。目前影响国内PVC生产的因素主要有三点，第一点PVC原料面临压力，乙烯无可利用资源。第二点是聚乙烯单体受制于人，从目前国内单体法PVC生产能力看，VCM进口量需求巨大，其中日本是最主要的进口国，其次是韩国和中国台湾，台塑在宁波建成投产后，台塑除供应宁波厂之外，再无过剩资源供应国内市场，韩国每月除供应天津乐金大沽化学有限公司之后，市场供给量也极其有限，国内的进口市场几乎被日本所独占，进口渠道单一，并且随着油价的高涨，国际市场VCM价格居高不下，国内单体法PVC厂家开工率和成本受制于进口VCM。第三点是电石面临环保和国家政策调控，由于国家注重环保型社会的建设从而颁布了《关于对电石和铁合金行业进行清理整顿的若干意见》的文件，对电石行业进行了清理整顿。规范其健康发展的有关意见的通知》[4]。这一系列政策的出台，都预示着电石行业作为高耗能、重污染行业，被国家列为限制类产业，行业的发展将受到限制。从长远发展来看，我国高能耗项目将逐步减少并被加强控制，在国家大力提倡清洁生产和循环经济的政策下，环保和安全将越来越受到重视。一些企业基于以上3点的影响，将不堪重负，最后将不得不停产，从而影响国内PVC的生产。1.1.3国内PVC树脂的发展现状目前，我国上一年PVC产品的总生产能力为16296063吨左右，(含糊树脂)，较2014年增加998106左右，同比增长6.52%(含糊树脂)，电石法生产装置产能1894万吨每年，占国内总产能的81%。新疆中泰化学80万吨每年PVC项目投产后，公司总产能达到170万吨每年，超过新疆天业成为中国最大的PVC生产商。安徽华塑股份有限公司100万吨每年PVC项目一期46万吨每年装置也顺利投产。中国昊华化工(集团)总公司旗下河北盛华化工有限公司20万吨每年PVC装置于2012年底投产;昊华在山东的子公司德州实华化工有限公司30万吨每年PVC装置也于年内投产。宜宾天原30万吨每年PVC装置投产后，总产能达到72万吨每年。2012年投产的其它项目包括新疆圣雄能源股份有限公司50万吨每年PVC项目一期30万吨每年、内蒙古鄂尔多斯电力冶金股份有限公司40万吨每年PVC项目一期20万吨每年以及济宁金威煤电有限公司扩建15万吨每年。2012年PVC退出产能达到116万吨每年，西北地区电石法产能淘汰突出，东部不具备竞争力的乙烯法也在减少[2]。国内PVC市场应用与国外相比明显滞后，其中一个主要的原因是国家标准制订的不完善。特别是到目前为止，我国还没有出台PVC树脂的国家标准，PVC相关产品的国家标准也不完善，众多生产厂家自己制定企业标准，致使我国的PVC树脂及PVC相关产品质量相当不稳定。以PVC管材为例，PVC树脂的掺混比例为0~80%，电力管市场因国家无严格的质量标准，国内多数厂家因成本等原因，PVC的添加比例日趋减少，不少厂家以橘红色或橘黄色PVC代替CPVC填充电力管，并以低价竞争，破坏了PVC树脂及其制品的市场形象，也间接造成使用单位对PVC制品优异性能的误解，加大了PVC树脂的市场推广难度[3]。相关标准的制定和完善，对于消除当前PVC市场鱼龙混杂的局面有重要的作用。1.2国外PVC树脂发展现状PVC自30年代问世到1966年，产量一直居世界各种塑料之首。1966年以后PVC产量开始低于聚乙烯，据统计1989年世界合成树脂产量达95842104吨[7]，其中PVC为18336104吨[8]，占合成树脂总量的19.1%,仅次于聚乙烯仍居塑料产量的第二位,世界塑料工业发展继1983~1987年(产量平均年增长率为7.4%的旺盛阶段之后，正处于平稳增长阶段，1990年世界塑料产量增长率为3.9%[9],PVC产量亦随之同步增长。PVC世界总生产能力在1990年达229341044吨[10]，比1989年约增长145104吨。经过了80年代初期的低谷，美国、西欧和日本都出现合并、改组、关闭陈旧的生产装置的趋势，普遍组成了包括原料、单体、树脂、配混料和制品加工的联合企业。随着对PVC需求量逐步增长，使其保留的先进的生产能力得到充分发挥。美国1987年生产PVC的开工率为铭牌生产能力的95%,1988年将近满负荷生产，一些大公司又宣布扩建装置，提高生产能力，如美国Shintech公司声称扩建50%，生产能力将达910104吨每年[11],成为继EVC111.5l04吨每年]后的世界四个巨型聚氯乙烯生产厂之一。现在生产能力达20104吨每年及以上的厂商约20家[12]。近两年来，由于整个世界塑料工业的增长速度减缓使得PVC生产的开工率也有所下降。据统计，1989年世界PVC开工率为铭牌生产能力的85%左右，1990年降为82%。由于PVC具有优异的性能，广泛应用于工业、农业、日常生活以及公用事业等领域[12]。但由于PVC树脂分子链结构中有大量的极性C-C键，分子间存在较大的作用力，因此相对于其他通用树脂，PVC属于硬脆材料，冲击强度较低，且具有缺口敏感性，受外力冲击时易脆裂，难以用作结构材料。PVC加工助剂及改性剂的研究开发一直是化工研究单位的热点国外开展工作较早，如美国的Botgwarnet和RahmHass公司，日本钟渊及吴羽等公司都相继成功地开发了如MBSACREVA等品种繁多、性能各异的改性剂和加工助剂，因此，PVC的应用领域越来越宽，各种软硬制品琳琅满目。我国研究工作起步较晚，改革开放以来，国内相继引进了多套大型PVC生产装置，但相应的加工助剂和改性剂大都需从国外进口，严重制约了我国PVC加工工业的发展我国从1985开始研究开发PVC抗冲改性剂MBS树脂(甲基丙烯酸甲醋一丁二烯苯乙烯三元接枝共聚物)，经过10年时间，完成从小试一扩试知中试的全流程开发，去年已实现工业化生六在此基础上，我院又相继开发了三个牌号、不同用途的MBS树脂产品以及PVC耐候抗冲改性剂SAM树脂(苯乙烯丙烯酸丁醋一甲基丙烯酸甲醋三元共聚物)，PVC耐热改性剂MPS树脂(甲基丙烯酸甲醋一马来酞亚胺苯乙烯共聚物)和粉末橡胶等PVC改性剂成功地开发出这些系列改性剂将会促进我国聚合物复合材料的飞速发展[13]。1.3国外内PVC与温变色粉研究的现状任济民，张宁，包永忠，黄志明研究了以聚丙烯酸丁酯(PBA)为内核，通过种子乳液聚合制备了分别以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),聚氯乙烯(PVC),PMMA/PVC为壳层的纯丙烯酸酯(ACR)和PVC改性ACR乳液。扫描电镜观察发现，纯ACR乳胶粒子具有明显的核一壳结构，进一步包覆PVC后形成疏松外层。考察了不同结构ACR与PVC共混物的相态结构、抗冲性能和断而形貌，发现用PVC部分或完全替代PMMA壳层的改性ACR在PVC基体分散良好，具有与纯ACR相当的增韧PVC作用，冲击断而呈现典型的韧性断裂特征[14]。彭振博，胡斌，苏庆德，曲锦忠研究了以稀土作为PVC稳定剂对于几种硬脂酸盐与PVC混合物热降解前后红外光谱的变化的研究，实验表明一般的硬脂酸盐是通过吸收氯化氢发挥稳定作用的。而硬脂酸稀土是通过与氯原子配位，抑制脱氯化氢来发挥稳定作用。稀土稳定剂还可以通过改变PVC间同立构度来发挥作用。稀土稳定剂的特殊作用机理使之在与其他稳定剂配合使用时，能相互促进，达到更佳稳定效果[20]。

MinoruIsshiki研究了二氧化钛（TiO2）是聚氯乙烯（PVC）最重要的添加剂，用于室外应用矩阵。在这项研究中，我们主要研究TiO2对化学在PVC线分子变化的加速老化的影响。本研究结果表明羰基烯组在所有的试件表面产生480小时的加速风化后，负载TiO2的PVC成功抑制这些氧化组在整个曝光期间的数量的增加相比，PVC无TiO2[21]。此外，在数均分子量显著下降而形成的不溶性的凝胶观察PVC无TiO2在加速风化。然而，所需的时间下降与TiO2的量，装入PVC基质增多，与不溶性凝胶过程中观察到的风化。此外，1920小时的加速风化后无TiO2,，PVC的结晶度明显增加，而在PVC与TiO2的结晶度无明显变化。这些结果表明，同时断链和交联反应发生在PVC无TiO2，而只有发生断链PVC含TiO2[22]。郭振亮等人研究了以丙烯酸醋、丙烯酸、醋酸乙烯等原料制得共聚乳液目前，家具行业所用的水性胶粘剂主要分为两大类:一类是丙烯酸类乳液，另一类是聚醋酸乙烯乳液及聚醋酸乙烯~乙烯(VAE)共聚乳液[23]。PVC薄膜面材料由于具有真实的木纹感、耐磨强度高、柔和的光泽性而广泛应用于木制家具的表面装饰。虽然上述两类胶粘剂具有粘接速度快、成膜温度低、粘接强度高、耐老化、耐酸碱、无毒等优点，但因PVC薄膜表面光滑，上述两类胶粘剂对其初粘力较低，粘接强度较差，以丙烯酸醋、丙烯酸、醋酸乙烯等原料制得共聚乳液，并对其改性制得粘接强度较高的复合胶粘剂，可以满足工业生产要求[24]。周荣华，黄欢红等人研究了单组份热温可逆感温变色薄膜，是一种利用颜色变化测量物体表面温度及温度分布的特种涂料。它在一定条件下，当加热到某一温度时，会出现某一颜色变化，由此可确定该涂料的指示温度[25]。其广泛应用于感温变色杯、温变手机壳、温变玩具、温变吹风筒等各类塑胶制品的表面涂覆。采用热塑性丙烯酸树脂为基料制备可用于ABS塑胶底材的感温变色涂料，并对影响涂料性能的几个主要因素，如热塑性丙烯酸树脂、醋酸纤维树脂、感温粉、流平剂、分散剂、防沉剂和有机溶剂等的选择及外界条件对感温变色涂料的变色温度的影响进行了讨论，结果制得性能良好、施工方便的单组分热温可逆感温变色涂料[26]。包永忠[27]等通过共沉淀法制备出十一稀酸根插层水滑石，然后再利用原位悬浮聚合法制备出PVC/LDH-U高分子树脂。测试表明，通过原位聚合法而得到的PVC/LDH-U复合材料的热稳定性相较于未改性PVC要优良，而且随着LDH-U含量的增加稳定时间逐渐提高。1.4温变色PVC乳液薄膜的研究意义PVC虽具有诸多优良性能，具有不易燃性、高强度、耐气侯变化性以及优良的几何稳定性且加工适应性好,容易做成各种形状和色彩的塑料透明制品等，在PVC乳液中加入变温粉可有着更好的应用领域，列入在婴儿奶瓶外包装上一层经过加工的变温PVC薄膜就可以知道婴儿奶的温度，这样就可以更好的掌握好温度来让家长给孩子喂奶，这只是其中一个简单的列子，相似的列子还有许多，因此广泛用于包装行业，管道行业，医疗器械等领域，综上所述，通过填充变粉进入PVC乳液薄膜中进行改性和印刷适性的影响研究具有重大的意义。且随着科学技术的不断发展，也会使得这项研究具有较大的可行性。但是不可逆感温变色材料面临的一个问题是如何在加工含有不可逆感温变色颜料的材料的同时不引起材料本身的变色。如果这个问题得以解决，感温变色颜料就可以取代母体混合物在标签和涂料领域的应用。然而，业内人士指出新的技术已可以使不可逆感温变色颜料在加工完成后才激活感温变色效应，将首先应用于薄膜挤出产品的生产。综上所述，通过填充变粉进入PVC乳液薄膜中进行改性和印刷适性的影响研究具有重大的意义2实验材料及原理2.1实验仪器电子天平JY-2Mmax=120g，上海蒲春计量仪器有限公司；微机控制电子万能实验机型号RGD-5，规格5KW，负荷传感器5000N，LV100POL，苏州沪量精密仪器有限公司；深圳市瑞格尔仪器有限公司；烘箱型号WGL-65B，温度范围300±5摄氏度，电压220±22伏特，频率50±1赫兹，功率1500瓦，天津市泰斯特仪器有限公司；油墨；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；铁架台；烧杯；温度计；水浴箱；电动搅拌器；玻璃培养皿；玻璃棒；量筒；玻璃板。2.2实验材料糊状聚氯乙烯(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，它的相关性能见表2-1；变温粉的配置是由天井市致远化学试剂厂生产的太阳牌五水硫酸铜和有天津市福辰化学试剂厂生产的福辰牌六次甲基四胺照质量1：2配置出来的；邻苯二甲酸二丁酯(DBP)，天津市大茂化学试剂厂，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)，天津市大茂化学试剂厂；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、乙醚及液体酯类表2-1糊状PVC树脂的各项性能指标项目P440P450R1069聚合度150010001900K值756582B氏粘度mPa.s(50r/min)500070005000挥发物%0.400.400.40残留聚氯乙烯含量10.010.010.0注：粘度为：100PVC：60DOP测得等相混溶。变温粉是由天津市致远化学试剂有限公司生产的太阳牌硫酸铜与天津市福辰化学试剂厂生产的六次甲基四胺进行2比1混合后用5CM口径的玛瑙研磨钵研磨一小时做出变温粉。2.3PVC乳液薄膜样品制备实验开始前一天，将实验需要的温变色粉和糊状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。取来边长为10cm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9cm边长的正方形。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15克糊状PVC树脂10份和0.5g、1g、1.5g、2.0g、2.5g变温粉各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5ml的邻苯二甲酸二辛酯（增塑剂），称量10ml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约十分钟。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蓝色黏糊状，继续搅拌2分钟，然后让装有蓝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，让蓝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15克糊状PVC树脂和1.5g变温粉，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（增塑剂），1ml的硫酸甲基锡（稳定剂），分别向每五份的粉末中分别加入4ml、5ml、6ml、7ml、8ml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，由蓝色混合粉末变为绿色黏糊状，继续搅拌2分钟，然后让装有绿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，让绿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120℃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。如此之后即可制得变温粉的含量分别为0.5g、1g、1.5g、2.0g、2.5g片材各2份；邻苯二甲酸二丁酯的含量分别为4ml、5ml、6ml、7ml、8ml的片材各2份。2.4拉伸实验样品制备及步骤2.4.1实验样品制备根据GB1040-79，如图2-1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。图2-1样品裁剪示列（单位：mm）2.4.2实验步骤测试方法参照GB/T1040.1-2006拉伸总则，实验温度为25℃、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5mm/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。2.5油墨附着度实验原理及步骤2.5.1实验原理实验原理：墨色牢固性测试是模拟印刷过程，测试印后油墨在PVC薄膜表面的固化牢固程度，塑料簿膜印刷后墨色必须牢固，否则，将失去使用价值。实际的印刷生产中墨色牢度定性检验常用斯考茨(Scatch)胶带粘拉试验法，用胶带在PVC薄膜印刷面上用手指压平，反复碾压几次，保证平整、无气泡、使其与塑料紧密贴合，放置2到3分钟。然后快速拉开，观看油墨被粘胶带粘起的情况，计算剥落率。如果印墨的剥落率大于30%，可鉴定为处理质量差。如果印墨的剥落率在1~20%之间，可鉴定为处理质量欠佳;如果剥落率小于20%可鉴定处理质量好;粘胶带试揭法因为是直接测定印刷后印墨的粘着力，鉴定结果较可靠。2.5.2实验样品制备（1）先用丝网印刷发在不同的式样上印刷一个边长为2CM的正方形实习图案后待油墨晾干。（2）将透明胶带裁剪成3CM的正方形放好。（3）将每个透明胶带粘在每个实验样品上。2.5.3实验步骤实验操作：待透明胶带粘在不同的实验样品上五分钟后，快速的将每一个样品上的的胶带揭下来观察胶带上油墨的附着情况。2.6表面张力实验原理及步骤2.6.1实验原理实验原理：表面张力是材料表界面的最基本性能之一，印刷塑料薄膜时，首先要确保塑料薄膜有足够的表面张力，表面张力关系到油墨在薄膜表面的附着牢度。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。因固体材料表面分子没有流动性，其表面张力的测定只能通过间接的方法或估算而得。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有差别：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。塑料薄膜表面能的测定主要是依据GB/T14216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所形成的接触角，图（2-2中夹角θ），就表示该表面润湿性能的强弱，接触角越大，润湿性能越差。当θ＞90°则因润湿张力小而不润湿；θ＜90°则润湿；而在θ=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2-2所示。图2-2固体—液体相面润湿张力图用一系列表面张力逐渐增加的混合溶液涂覆于薄膜表面，直至混合溶液恰好使薄膜表面润湿，此时该混合液的表面张力就近似地作为试样的表面润湿张力。2.6.2实验步骤实验操作：按照配比表，配比出15组表面张力测试液。先取出不含变温色粉的空白样品，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，直到观察到配比液出现水珠状，则记录下前一组配比液的配比数及对应的表面张力数。此时该样品的表面张力就测试完毕了，然后依次对含有变温色粉0.5g,1.0g,1.5g,2.0g,2.5g（不含增塑剂DOP）的样品的表面张力进行测定，第一系列样品测试结束。最后进行第二系列样品的测试，第二系列样品均含2.5g温变色粉，含DBP的量依次为4ml、5ml、6ml、7ml、8ml。其表面张力测试方法如上述。2.7变温PVC薄膜变色实验原理及步骤2.7.1实验原理实验原理：由硫酸铜的六次甲基四胺按比例混合研磨后的精细粉末中由CUSO4·5H2O晶体作为显色剂，六次甲基四胺作为添加剂制作的变温粉按0.5g，1g，1.5克，2g，2.5g的不同质量加入到PVC树脂中由于CUSO4·5H2O（受热）=CUSO4+5H2O由蓝色变成白色。2.7.2实验步骤将水浴锅倒入一定量的水打开电源。分别将有不同含量变温粉的PVC乳液薄膜放在冷水中随水浴锅加热至80摄氏度并观察温度计显示和PVC薄膜的颜色变化情况并做记录。将有不同含量的变温粉的PVC薄膜分别放入水浴锅中记录变色至稳定的时间至不再发生变色后记录时间及温度计显示温度。带各式样不变色后用镊子将薄膜在水浴锅中取出。切断水浴锅电源。

3实验数据分析3.1拉伸实验数据分析3.1.1PVC薄膜中不同温变色粉含量的位移载荷关系图3-1PVC薄膜中不同变温粉含量的位移载荷关系如图3-1所示，纵坐标表示载荷，横坐标表示位移，随着温变色粉含量的增加，试样承受的最大载荷慢慢小幅度增加，含0.5g变温粉时，载荷最小为3.8N，载荷的大小与加入的温变色粉含量有关，有点相似与线性关系。PVC是长链大分子，分子间小分子。温变色粉加入其中，导致分子间作用力增加，载荷增加。3.1.2PVC乳液薄膜中含量与温变色粉断裂强度的关系图3-2PVC乳液薄膜中温变色粉的含量与断裂强度关系如图3-2所示，纵坐标表示薄膜式样的断裂强度（Rupturestrength），横坐标表示式样含有温变色粉的含量。由图可知，试样断裂强度随温变色粉含量的变化而变化。随着变温粉含量的增加，薄膜式样的断裂强度呈现先增加后减少的变化趋势，在变温粉含量为2.0g时断裂强度达到最大。3.1.3PVC乳液薄膜中温变色粉含量与抗拉强度的关系图3-3PVC乳液薄膜中的含温变色粉量抗拉强度的关系如图3-3所示，纵坐标表示薄膜式样的拉伸强度(tensilestrength)，横坐标表示式样含有纳米羟基磷灰石的含量。由图可知，试样拉伸强度随变温粉含量的变化而变化。随着变温粉含量的增加，薄膜式样的拉伸强度呈现先增加趋势，在变温粉含量为2.5g时拉伸强度达到最大。3.1.4PVC乳液薄膜中温变色粉含量与屈服载荷的关系图3-4PVC乳液薄膜中温变色粉的含量与屈服载荷的关系如图3-4所示，纵坐标表示薄膜式样的屈服强度(yieldstrength)，横坐标表示式样含有变温粉的含量。由图可知，试样屈服强度随温变色粉含量的变化而变化。随着温变色粉含量的增加，薄膜式样的屈服强度呈现先增趋势，在温变色粉含量为2.5g时屈服强度达到最大。由图3-2至3-4表明：随着温变色粉含量的增加，其与糊状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、断裂强度曲线等产生变化。具体呈现出增加的趋势，排除个别的点PVC乳液薄膜各项力学指标在温变色粉含量为2.5g时达到最大。3.2力学实验数据分析3.2.1含0.5g温变色粉的PVC乳液薄膜中不同DBP含量的位移载荷关系图3-5含有2.5g变温粉的PVC乳液薄膜中DBP含量的位移载荷关系3.2.2含0.5g变温粉的PVC乳液薄膜中DBP含量与抗拉强度的关系图3-6含有0.5g变温粉的PVC乳液薄膜中DBP含量与抗拉强度的关系如图3-6所示，纵坐标表示薄膜式样的拉伸强度(tensilestrength)，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含0.5g变温粉的PVC乳液薄膜中DBP含量与屈服强度的关系图3-7含有0.5g变温PVC乳液薄膜中DBP含量与屈服强度的关系如图3-7所示，纵坐标表示薄膜样式的屈服强度(yieldstrength)，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含0.5g变温粉PVC乳液薄膜中DBP含量与断裂伸长率关系图3-8含有0.5g温变粉的乳液薄膜中DBP含量与断裂伸长率的关系如图3-8所示，纵坐标表示薄膜样式的断裂伸长率（Elongationatbreak），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含0.5g温变色粉的PVC乳液薄膜中DBP含量与断裂强度的关系图3-9含有0.5g变温粉PVC乳液薄膜中DBP含量与断裂强度的关系如图3-9，纵坐标表示样品的断裂强度（Rupturestrength），横坐标表示样品中邻苯二甲酸二丁酯的含量。断裂强度随增塑剂DBP含量的增加而增加，当加入的DBP为7ml时，断裂强度最高为62.7MPa，加入的DBP为4ml时，断裂强度最低为33.4.MPa，可能的原因是液体的增塑剂的加入，增强了聚合物中PVC、温变粉彼此之间的结合力，导致断裂强度增加，随着增塑剂含量的增加，产生了增塑效应，加强了聚合物分子链间的氢键与范德华力，使得试样发生断裂时承受的最大应力增加，导致断裂强度增加。3.3油墨附着力实验12345图3-10不同温变色粉含量PVC乳液薄膜的油墨附着程度图如图3-10，图中所示为加入含量为7ml的DBP加入不同含量的变温粉后的PVC乳液薄膜后印刷完毕后撕去下来的胶带，图中1,2,3,4,5号图片代表变温色粉含量依次为2.5g,2.0g,1.5g,1.0g,0.5g，观察胶带上粘下来的油墨多少可以得出随着变温含量增加，PVC乳液薄膜的油墨附着率逐渐减少。油墨的附着程度完全达不到印刷的要求，故想在PVC乳液薄膜上进行油墨的印刷来增加印刷适性还需要对PVC膜进行一些其他手段的处理。3.4表面张力实验表3-2PVC乳液薄膜中不同变温粉的含量的表面张力数值PVC乳液薄膜中温变色粉的含量(g)表面张力(dyne/cm)0400.5421.0411.5402.0392.538图3-11试样中温变色粉含量与表面张力的关系表面张力指PVC塑料薄膜对油墨的附着能力，表面张力值越大，表示复合塑料薄膜对油墨的附着能力越强。如图3-11所示，横坐标表示实验试样中温变色粉含量、纵坐标表示样品的表面张力(surfacetension)值。分析可得：（1）含有邻苯二甲酸二丁酯的温变色的PVC薄膜样品，其表面张力都大于38达因，且范围在38与42达因之间，这说明薄膜样品可以用溶剂型油墨进行印刷，且只能用溶剂型油墨，不能用水性油墨进行印刷。（2）图3-11中图像线条呈现下降趋势，这说明温变粉含量可以影响薄膜的表面张力，表面张力随温变粉含量的增加而下降。3.5变温效果实验将含有不同含量变温粉的PVC乳液薄膜在水浴锅中煮，随着水温的上升观察温度计上面的温度和PVC薄膜颜色的变化情况记录了以下现象和数据：123451、含有0.5g变温粉的PVC乳液薄膜在水浴锅中加热的过程中，当温度计显示温度为75度时，PVC乳液薄膜开始发生变色反应由绿色逐开始颜色逐渐变浅变淡后过了4分钟后变成白绿色后颜色不在发生变化。2、含有1.0g变温粉的PVC乳液薄膜在水浴锅中加热的过程中，当温度计显示温度为77度时，PVC乳液薄膜开始发生变色反应由绿色逐开始颜色逐渐变浅变淡后过了6分钟后变成白绿色后颜色不在发生变化。3、含有1.5g变温粉的PVC乳液薄膜在水浴锅中加热的过程中，当温度计显示温度为74度时，PVC乳液薄膜开始发生变色反应由绿色逐开始颜色逐渐变浅变淡后过了3分钟后变成白黄色后颜色不在发生变化。4、含有2.0g变温粉的PVC乳液薄膜在水浴锅中加热的过程中，当温度计显示温度为69度时，PVC乳液薄膜开始发生变色反应由绿色逐开始颜色逐渐变浅变淡后过了5分钟后变成白黄色后颜色不在发生变化。5、含有2.5g变温粉的PVC乳液薄膜在水浴锅中加热的过程中，当温度计显示温度为73度时，PVC乳液薄膜开始发生变色反应由绿色逐开始颜色逐渐变浅变淡后过了6分钟后变成白黄色后颜色不在发生变化。结论实验结果表明：随着温变色粉含量的增加，其与PVC的共混复合材料的拉伸强度呈现近似于增加的关系，从6.3MPa增加到15.45MPa；屈服强度总体呈现稳定状态，变化幅度不大，其中不包括个别误差实验点带来的误差，总体变化范围很小，在2MPa到3MPa之间；断裂强度呈先增加后递减的变化，单总体变现为增加。从4.83MPa增加到15.75MPa后减少到12.95MPa；在温变色粉定量为0.5g时，随着邻苯二甲酸二丁酯含量的增加，其与PVC的共混复合材料的拉伸强度呈先增加后递减的变化，从15.43MPa增加到36.57MPa后减少到34.07MPa；屈服强度呈先增加后递减的变化，从33.38MPa增加到49.79MPa后减少到43.71MPa；断裂伸长率呈先增加后递减的变化，从80.34%增加到135.85%后减少到110.41%；断裂强度呈先增加后递减的变化，从33.86MPa增加到63.2MPa后减少到48.86MPa；随着邻苯二甲酸二酯含量的增加，PVC乳液薄膜的印刷适性有小幅度的提高。随着温变色粉含量的增加，PVC乳液薄膜表面张力逐渐减小由42dyne/cm减小到38dyne/cm。印刷对油墨的吸附能力逐渐减小。温变色粉大约在70℃时开始发生变色现象，由绿色逐渐颜色变浅，