摘要: 作为一种广泛使用的聚合物材料，聚氯乙烯(PVC)在热加工及户外使用过程中存在着光/热分解的现象，造成了PVC的老化，极大的限制了PVC应用时的性能和领域。光/热稳定剂可有效提升PVC材质的光热稳定性，但大都存在稳定性差、相容性差、价格昂贵等问题，... 展开 作为一种广泛使用的聚合物材料，聚氯乙烯(PVC)在热加工及户外使用过程中存在着光/热分解的现象，造成了PVC的老化，极大的限制了PVC应用时的性能和领域。光/热稳定剂可有效提升PVC材质的光热稳定性，但大都存在稳定性差、相容性差、价格昂贵等问题，且多组分共同添加往往会造成多相兼容性问题的加剧及机械性能的下降。目前关于多功能添加剂的研发和应用尚处于起步阶段，如何克服多功能添加剂的诸多缺陷，提升PVC的光热稳定性和寿命问题一直是该领域科研工作者的研究重点。 氧化铈(CeO2)作为一种典型的稀土材料，在催化、电池、荧光等领域被广泛研究。目前关于CeO2对PVC光热稳定性及紫外屏蔽性能等的影响方面的研究尚不多见，如何通过构筑具有不同形貌、粒径和表/界面结构的CeO2纳米材料，实现CeO2在PVC基材中的高度分散，提升PVC的光热稳定性，并赋予PVC优异的紫外屏蔽能力、机械强度等性能，具有重要的理论和应用研究价值，也是十分具有挑战性的课题。本论文针对CeO2纳米材料的控制合成、PVC-CeO2复合材料的构筑及性能研究等方面开展了如下工作: 1.基于成核-晶化隔离法所提供的爆发式成核环境、通过系统的调变制备参数如沉淀剂浓度、晶化时间、晶化温度、焙烧温度、微液膜反应器参数等，实现不同结构、组成、形貌的Ce2(CO3)2O·H2O前体及CeO2纳米材料的可控制备，考察富缺陷CeO2纳米材料制备的最佳条件，并实现富缺陷CeO2纳米材料可控批量化制备，并对其形成机理进行初步探讨。纳米CeO2的粒径为22nm，Ce3+离子比例为18.54‰氧缺陷浓度为3.94×1021cm-3，所得富缺陷的CeO2能吸收100％的UVC、94％以上的UVB、以及40％以上的UVA，可作为紫外屏蔽添加剂，且有望在PVC的光/热稳定性改善方面发挥作用。 2.采用溶剂蒸发法制备了一系列不同组成和比例的PVC-CeO2复合薄膜，并系统研究了薄膜的光/热稳定性、紫外屏蔽性能、机械性能。研究结果表明，复合薄膜的HCl初始释放温度从265℃提高到了278℃，复合薄膜在275℃下恒温热分解的残渣质量从40.2％提升至47.8％，同时CeO2的引入赋予了复合薄膜材料优异的紫外屏蔽性能与光稳定性，薄膜在2000h紫外线照射下性能与结构基本保持不变。根据以上结果和DFT计算，PVC-CeO2复合膜的增强的紫外线屏蔽效率和光稳定性/热稳定性主要归因于富含缺陷的CeO2纳米晶体的优异紫外线吸收能力，CeO2中的Ce原子和PVC主链中不稳定的Cl原子之间配位络合物的生成，CeO2纳米晶体对PVC中释放的HCl的吸附作用。相关研究为合理设计和合成稀土基多功能添加剂提供了新的线索，所得稀土纳米材料有望作为多功能添加剂应用于聚合物，特别是PVC的功能材料。 收起