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聚氧化乙烯对改性聚乙烯醇结构与性能的影响
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李莉,陈宁,王琪
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高分子材料工程国家重点实验室(四川大学),高分子研究所,成都(610065)
E-mail:qiwang@scu.edu.cn
摘 要:采用 FTIR、DSC、WXRD 等研究了 PEO 对分子复合改性 PVA 体系氢键作用、体
系中水状态、结晶结构、非等温结晶动力学行为的影响,并比较了改性 PVA 毛细管挤出条
拉伸前后的力学性能。结果表明,PEO 可与 PVA 和体系中的水形成氢键复合,一方面削弱
PVA 自身氢键作用,改变 PVA 聚集态结构,使其结晶结构更不完善,结晶尺寸减小;另一
方面延缓体系中水的蒸发,使 PVA 熔点和结晶度进一步降低;且 PEO 可利用其强结晶能力,
诱导 PVA 结晶,使 PVA 熔体结晶成核点增多,球晶尺寸减小。PVA 结晶结构和结晶行为
的改变有利于改善其热塑加工性能和提高制品的拉伸性能,使同样拉伸倍数下,PVA 分子
链能更好伸直取向,从而获得更好的力学性能。
关键词:聚氧化乙烯,聚乙烯醇,改性,结构性能
中图分类号:TQ325.9
1. 引 言
聚乙烯醇(PVA)是为数不多的可由非石油路线制备的大宗高分子材料之一,其-C-C-
直链和多羟基分子结构特点使其综合性能优异,力学性能和热性能优于聚烯烃,与工程塑料
相当,气体阻隔性最佳、耐油耐溶剂性优异,与多种物质相容性良好等,广泛应用于纺织、
涂料、建材、电子产品、汽车、航空航天、医药、造纸、印刷、包装等行业,是国民经济所
需关键材料,其功能化和高性能化一直受到广泛关注
[1-5]
。
拉伸是获得高性能材料的方法之一。PVA晶区具有与PE相似的全反式平面锯齿链堆砌
[6]
,理论强度和结晶模量高,具有通过拉伸获得高性能的潜力。但PVA多羟基带来的强氢键,
在分子内形成许多缠结点,限制了分子链间的滑移,难以实现高倍拉伸而获得高性能。同时
强氢键的存在也使PVA熔点与分解温度接近,难以通过热塑加工获得结构均匀的制品,进一
步限制了其拉伸。
我们通过分子复合和增塑实现了PVA的热塑加工,获得结构均匀的PVA产品,如薄膜、
纤维及三维制品
[7]
,分子复合改性剂的存在削弱了PVA分子间和分子内强氢键,限制了其结
晶,在一定程度上提高了PVA的拉伸性能。聚氧化乙烯(PEO),柔性好、润滑性优异,与
许多树脂的相容性良好
[8]
,可作为减阻剂加入提高材料拉伸性能。本文在分子复合改性PVA
体系中加入少量PEO,研究了PEO对PVA氢键结构、PVA中水状态、热性能、结晶行为及力
学性能的影响。
2. 实验部分
2.1 原料
聚乙烯醇(PVA)1799,聚合度1750,醇解度99%,中国石化四川维尼纶厂;复合改性
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本课题得到国家自然科学基金项目(50673068)和高等学校博士学科点专项科研基金项目 (20050610027)
的资助