摘要: 聚氯乙烯(PVC)作为通用塑料之一，应用领域非常广泛。但由于PVC材料本身特性，其在应用过程中往往存在韧性差、热稳定性差、抑烟性差等缺陷。为了进一步拓宽PVC材料应用领域，需要对PVC进行改性以提高其综合性能。由于无机填料来源广泛、种类繁多，利... 展开 聚氯乙烯(PVC)作为通用塑料之一，应用领域非常广泛。但由于PVC材料本身特性，其在应用过程中往往存在韧性差、热稳定性差、抑烟性差等缺陷。为了进一步拓宽PVC材料应用领域，需要对PVC进行改性以提高其综合性能。由于无机填料来源广泛、种类繁多，利用无机填料改性PVC，不仅可以增容增量，提高PVC综合性能，有的填料还能降低其生产成本。因此本文针对PVC存在的上述三方面的缺点，向PVC中掺入无机粒子，并通过改善无机粒子与PVC问的界面性质以充分发挥无机填料的改性作用，从而制备综合性能优异的PVC材料。本文具体研究内容分为三部分，第一部分为第2.4章，主要是针对PVC韧性差的缺点展开研究;第二部分为第5章，主要是针对PVC热稳定性差的缺点展开研究;第三部分为第6.8章，主要是针对PVC抑烟性差的缺点展开研究，具体工作概括如下: (1)为了改善PVC的力学性能，选用了模量高且价格低廉的盐湖副产物硫酸钙晶须(CSW)填充改性PVC。为了充分发挥CSW的增强增韧改性作用，本章根据PVC分子结构特点，利用不同分子量的聚乙二醇(PEG)合成制备了新型聚醚型钛酸酯偶联剂用于改善CSW与基体PVC间的界面粘结强度，研究了含不同链长的新型偶联剂对CSW/PVC综合性能的影响。结果表明含PEG4000链段的新型偶联剂(eTi4000)改性后的eTi4000-CSW/PVC的综合性能最好。 (2)为了进一步研究自制新型偶联剂eTi4000的改性效果及材料界面性质与其力学性能之间的关系，选取了四种常用于改性PVC复合材料的商业化偶联剂与eTi4000作为对比，利用界面损耗因子深入分析了不同偶联剂改性后的CSW与基体PVC间的界面粘结强度，结果表明eTi4000-CSW与PVC之间的界面相互作用最强，力学性能结果也表明eTi4000-CSW/PVC同时具有良好的拉伸韧性和冲击韧性。 (3)为了进一步提高CSW表面偶联剂的接枝率及其与PVC的界面相容性，本章根据CSW本身结构特点，提出了一种简单的碱洗预处理法，即利用NaOH溶液对CSW表面预处理，使其表面沉淀上一层Ca(OH)2以增加CSW表面的羟基数量和粗糙度，再用eTi4000改性预处理后的晶须，结果表明经无机-有机改性后的eTi4000-OH-CSW对PVC具有优异的增强效果。 (4)为了同时改善PVC的热稳定性和力学性能，本章探索了一种简单高效的水热法，在无需添加其他助剂条件下，可利用抗坏血酸为碳源，制备出表面具有大量有机含氧官能团的碳基材料——碳微球(CMSs)，并针对CMSs表面官能团特性，通过分子结构设计，利用肉桂醛改性壳聚糖合成制备了新型大分子偶联剂(CCS)用于改善CMSs与基体PVC的界HIi粘结性。结果表明向PVC中仅掺入2wt.％的CCS-CMSs，CCS-CMSs/PVC不仅具有良好的力学性能，其最快分解温度达到了309℃，比纯PVC和CMSs/PVC分别提高了29℃和16℃。 (5)为了提高PVC的抑烟阻燃性，选取了价格低廉的商业化无机阻燃剂Mg(OH)2掺入PVC中，研究了不同形貌的Mg(OH)2对PVC综合性能的影响。结果表明片状Mg(OH)2(MHP)对PVC的填充改性效果优于晶须状Mg(OH)2(MHW)，且当eTi4000-MHP掺入量为30谢.％时，eTi4000.MHP/PVC的热释放总量和烟释放总量比纯PVC分别降低了66.9％8H87.2％，但该填充量下，eTi4000-MHP/PVC的力学性能较差。 (6)利用商业化无机阻燃剂提高PVC抑烟阻燃性，其填充量往往较高，这又会损害PVC部分力学性能。因此为了制备综合性能优异的PVC材料，本章开发了一种条件温和、工艺简单的水热法，制备了阻燃效率更高的新型无机阻燃剂——无水MgCO3。利用抗坏血酸为CO2源，硫酸镁、氯化镁为镁源，通过控制水热条件，首次制备出了哑铃型、绣球花型、玉米棒型等形貌多样、尺寸均一的无水MgCO3，研究了无水MgCO3的理化性质及其对PVC性能的影响。 (7)为了大规模制备无水MgCO3粉体，本章优化了上一章制备无水MgCO3的实验方案，探索了利用价格低廉的尿素为CO2源制备无水MgCO3的反应条件，并深入研究了无水MgCO3对PVC燃烧性能的影响和抑烟阻燃机理。结果表明向PVC中仅掺入12wt.％环糊精改性后的立方体状无水MgCO3(CD@MC-cube)，CD@MC-cube/PVC的热释放总量和烟释放总量比纯PVC分别降低了51.3％和38.8％。 收起