【摘要】：聚乙烯醇(Poly(vinyl alcohol))作為一種水溶性的高分子材料,具有卓越的透明性,生物相容性和氣體阻隔性能,在醫(yī)學、食品等包裝材料領域應用廣泛。但因PVA分子中存在大量羥基,易形成分子內跟分子間的氫鍵,使得PVA熔點(約230℃)跟分解溫度(230~250℃)接近,難以進行熱塑性加工。本文將PVA與少量離子液體甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)進行共混,制備了一種高分解溫度的PVA復合物并對其機理進行了探究,研究內容如下:1.在添加微量(小于2%wt)DMC后,PVA的熱穩(wěn)定性能得到了顯著增強,在熔融溫度基本保持不變的情況下,分解溫度由258℃上升到311℃。采用微分法、基辛格方程法跟弗林方程法對于PVA和PVA/DMC復合材料熱降解動力學進行了研究,結果表明DMC的加入一定程度上抑制了PVA的熱降解。熱裂解氣相色譜質譜聯(lián)用儀(PY-GC-MS)結果表明DMC的加入抑制了PVA第一步熱降解,提高了其分解溫度和分解活化能。PVA在第一階段低溫區(qū)域的熱降解會被抑制,這主要是因為DMC能夠通過電子轉移或者自由基加成,捕獲熱作用下PVA分子鏈生成的烷基自由基跟羥基自由基等,抑制PVA的解拉鏈式降解。2.由力學分析可知,純PVA拉伸強度為17.3 MPa,斷裂伸長率為106.8%;隨著DMC的含量逐漸增加,共混物的拉伸強度會逐漸降低,斷裂伸長率則逐漸增加。當添加DMC含量分別為1.0 wt%時,仍保持拉伸強度15.1 MPa以及斷裂伸長率104.3%優(yōu)異力學性能。3.由透明性分析可知,DMC的加入對于PVA的透明性基本無影響,當添加DMC含量分別為1.0 wt%時,仍保持87%的透過率。
【圖文】：

溫度和熔體粘度。它們與 PVA 鏈形成穩(wěn)定的氫鍵, 減少了 PVA 鏈之間的分子間或分子內相互作用, 從而抑制了聚光, 降低了熔點, 獲得了 PVA 的熱加工窗口。添加穩(wěn)定劑是提高聚乙烯醇熱塑性加工能力的又一有效方法。Marten 等人[22]研究指出加入強酸能一定程度上改善 PVA 的熱穩(wěn)定性。然而, 酸可能扮演一個再生作用, 如果他們使用不足由于酸性催化在第一個降解階段。西野等人[23]報告說, 通過與 PVA 混合少量的聚氧乙烯基甲基丙烯酸甲酯, PVA 的熱穩(wěn)定性得到了改善, 由于羥基和羧基之間的強分子間氫鍵, PVA 的熱穩(wěn)定性得到了改善。此外, 基本無機化合物似乎是良好的加工穩(wěn)定劑, 它們還可以消除部分水解PVA 的醋酸乙烯酯基團的降解中的醋酸。Dong[24]等人報告說, 合成黑色素提高了 PVA 的熱穩(wěn)定性, 即使在 0.5 wt% 的黑色素含量較低的情況下也是如此。作為自由基清除劑, 黑色素與自由基的反應要么是簡單的一個電子轉移過程, 要么是通過自由基的添加。PVA 的熱穩(wěn)定性能差，通常是因為 PVA 在 200 ℃就已經開始發(fā)生了熱分解。Ukita J[14,15]通過對聚乙烯醇在氧氣環(huán)境下的熱降解機理研究發(fā)現(xiàn)，聚乙烯醇在氧氣環(huán)境下部分羥基被氧化成羰基，，然后消除水形成了雙鍵。它的熱降解過程如圖 1-1。

第一章 文獻綜述通常認為聚乙烯醇在熱降解過程通過消除側羥基產生水、乙醛，一些不飽和醛和酮以及苯和苯衍生[39]。但 Holland[18,19]對于在氮氣環(huán)境下的熱降解的聚乙烯醇進行了分析。研究結果表明完全醇解的聚乙烯醇也經歷了多級熱降解反應。熔融狀態(tài)的 PVA 的熱降解由水消除和斷鏈組成，通過形成中間六元過渡態(tài)，氫原子轉移生產包括飽和和不飽和醛和酮的揮發(fā)性產物。圖 1-2 顯示了聚乙烯醇在氮氣環(huán)境下的熱降解過程。
【學位授予單位】：浙江工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TQ325.9

【參考文獻】

相關期刊論文 前3條

1 錢敏;韋茂雙;;首條生物聚乙烯醇生產線貫通[J];河南化工;2012年19期

2 江獻財;董海亞;謝靜思;張熙;代華;;聚乙烯醇的熱降解及熱塑加工改性研究進展[J];高分子通報;2010年10期

3 王婧,苑會林,霍艷麗;聚乙烯醇的熱老化機理研究[J];北京化工大學學報(自然科學版);2005年02期

本文編號：2664121