1、毕业论文开题报告 高分子材料与工程 脂肪族聚酯 /聚氯乙烯相容性的研究 一、 选题的背景和意义 聚氯乙烯 ( PVC) 作为原材料已被广泛应用于食品包装、玩具、医疗用品、化妆品、鞋、塑料门窗等产业。 PVC 薄膜、容器等制品是以 PVC 树脂为主要原料 , 添加增塑剂、稳定剂、防老化剂、阻燃剂等助剂加工制成的。同时，聚氯乙烯（ PVC）具有价格低廉、阻燃性好、耐溶剂、耐臭氧、化学稳定性优良等优点。讯和包装等各个领域获得了广泛的应用 但是 PVC 是一种强极性聚合物 也存在一些明显的缺陷，分子间有很大的作用力 需加热到一定的温度方 能显示塑性，它的粘流态温度和分解温度非常接近，当加热到 130
2、140 时就开始发生严重的分解，变成棕色或黑色。这样变色的聚合物，加工性能劣化，产品性能下降。由于分子间的强作用力使制品变得坚硬而缺乏弹性和柔韧性。 增塑剂是一种加入到材料 (通常是塑料 、 树脂或弹性体 )中以改进它们的加工性 、 可塑性 、 柔韧性 、 拉伸性，但不会改变被增塑材料基本化学性质的物质。增塑剂的加入，可以降低 PVC 分子链间的作用力，使 PVC 塑料的玻璃化温度 、 流动温度与所含微晶的熔点均降低 、 可提高树脂的可塑性，使制品柔软 、 耐低温性能好。增塑剂在 PVC 中的用量可占整个增塑剂用量的 98%以上，因此增塑剂的发展和 PVC 工业的发展息息相关。 增塑剂的品种很
3、多，如脂肪族二元酸酯、苯甲酸酯、柠檬酸酯、环氧化合物、氧化烃化合物、磷酸酯、邻苯二甲酸酯、苯多羧酸酯、石油酯和聚酯等。 柠檬酸三正丁酯（ TBC）具有相容性好 、 增塑效率高 、 无毒 、 挥发性小等优点，而且经其增塑后，塑料低温挠曲性能好，在熔封时对热稳定 、 不变色，其耐寒性 、 耐光性、耐水性 、 抗霉性优良。但在使用时比目前普遍使用的邻苯二甲酸二辛酯 (DOP)易析出。 邻苯二甲酸二辛酯 (DOP)是软质 PVC 制品的主要增塑 剂之一，成本较低，合成工艺也不复杂，增塑效果突出，但是由于 DOP 等邻苯二甲酸酯类增塑剂易发生迁移现象，发达国家都采取了相应的措施，限制其在儿童玩具、食品包
4、装等方面的应用，因此发展耐久性 、 抗迁移增塑剂是今后塑料工业发展的必然趋势。 增塑剂的耐久性是指增塑剂在树脂中存在并发挥增塑作用的时间长短，时间越长耐久性越好。耐久性包括耐迁移性 、 耐抽出性和耐挥发性等。增塑剂的耐迁移性有两个方面，一是增塑剂由制品内部向表层渗出；二是增塑剂向其接触的固态转移，增塑剂的迁移性与其相容性大小有关，相容性越好则耐迁移性越好；相对分子 质量大 、 含有支链或环状结构增塑剂的耐迁移性较好。 聚酯增塑剂是聚合型的酯类化合物，相对平均分子量较高。聚酯增塑剂是由饱和二元酸和饱和二元醇通过缩聚反应制得的线性高分子聚合物，相对平均分子一般在1000-8000 之间，相对分子质
5、量不同，产品的性能不同，高相对分子质量的聚酯耐迁移性良好。作为增塑剂的一个重要系列产品，与单体型的酯类增塑剂相比，聚酯增塑剂具有与高分子材料的相容性好，不易挥发性，耐油以及耐脂肪或芳香族碳氢化合物的抽出，且耐老化性能优异和耐高温等当面性能超群的特点，因此素有“永久性增塑剂”之誉，是发展 较快的一类增塑剂品种。 随着世界各国环保意识的日益提高，特别是医药、食品加工、日用品、玩具塑料等塑料制品，对主增塑剂提出更高的纯度及卫生要求。目前，国外一方面对传统的主增塑剂进行改性研究；另一方面，研究新的催化、分离工艺，开发新一代的增塑剂，以期待能找到性价比更好的、更卫生安全低毒性的、符合环保要求的新型增塑剂
6、产品。在原有的品种基础上提高可加工性，充分利用资源，降低生产成本，综合性能优异和符合环境环保要求的产品，这些都已经成为当前增塑剂的发展方向。 二、研究目标与主要内容 以 一种二元酸（ 己二酸、癸二酸 ）和两 种混合二元醇（ 乙二醇与丁二醇、丙二醇与新戊二醇 ）进行反应，确定羟基和羧基的摩尔比，通过调节混合二元醇的不同质量比与二元酸反应。用 1、 2-丙二醇合成的聚酯增塑剂耐油性较好，用丁二醇则耐迁移性好，而新戊二醇兼有两者之长。通过二元酸与混合二元醇反应，希望能生成综合单二元醇与二元酸反应所具有的性能的新聚酯增塑剂，从而在性能要求更高的 PVC 制品中替代DINP、 DIDP、 DOA、 DO
7、C 等增塑剂，甚至是二元酸与单品二元醇反应生成的聚酯增塑剂。 1实验方法 目前生产功能性聚酯增塑剂的主要方法分两步：酯化反应和共缩聚反应 （ 1）酯化反应：按 -OH/-COOH=1： 1.3 (摩尔比 )将混合醇（调节混合醇不同的质量比）和己二酸加入四口烧瓶中，且总质量控制在 150g，最后加入催化剂钛酸四正丁酯。温度设为 180，大概 30 分钟温度可以达到 180，并且保持稳定，恒温 2.5 小时，蒸馏出的 H2O 量在理论值的 70%-85%，酯化反应结束。 己二酸与乙二醇反应： （ 2）缩聚反应：将原有装置连接真空泵，然后通入 N2保护进行常压缩聚，温度设置为 210，并且开启真空泵
8、，经过 20 分钟左右温度缓慢升到 210，然后是真空度缓慢上升至 -760mmHg。反应约三个小时后反应体系中基本没有小分子气体排出，即视为缩聚反应达到平衡，停止缩聚反应，制得无色透明或着色的固体或膏状液体聚酯共聚物。 缩聚反应： 三、拟采取的研究方法、研究手段及技术路线、实验方案等 1 研究方法、研究手段： 以两种二元酸分别和混合二元醇进行对照实验，并且调节混合二元醇以不同的质量比进行反应。 2 技术路线、实验方案： DSC 图谱法来判断聚酯增塑剂与 PVC 的相容性。 实验方案 第一步：以两种二元酸（己二酸和癸二酸）分别与混合二元醇反应生成共聚物 第二步：用四氢呋喃分别溶解 PVC 和第
9、一步中合成的聚酯 第三步：将 PVC 溶液与聚酯溶液按照自行设计的比例进行混合 第四步：将第三步充分混合后的溶液涂膜放入烘箱烘干制出平均厚度为 1mm 的薄膜 第五步： DSC 图谱法逐步分析聚酯增塑剂与 PVC 共混膜的相容性。 3 步骤详解： 第一步：这些聚酯共聚物已经通过同行一起的其他同学制备取的，按照本实验需要的聚酯自行按配比称取 第二步：配制含有 5%PVC 的四氢呋喃溶液；配制含有 15%实验聚酯的聚酯四氢呋喃溶液 第三步： PVC 溶液和聚酯溶液的混合比例分别为 8/2； 7/3； 6/4； 5/5 第四步：混合好的溶 液进行充分的摇晃使其充分混合，进行制膜后，观察薄膜外观变化，
10、并等溶剂自行蒸发后放入温度为 100 的烘箱，烘 1 小时 第五步：将样品进行 DSC 测定，并分析测试结果。 四、参考文献 1 王荷萍 . 浅谈塑料助剂 -增塑剂的特点与性质 J. 塑料助剂 . 2009, 4(19): 216-217. 2 张颖 , 陈浩乾 . 增塑剂的研究与发展 J. 塑料助剂 . 2009, 4(37): 49-51. 3 汪多仁 . 新型聚酯增塑剂的生产及应用 J. 皮革科学与工程 : 2003(13) 4: 45-48. 4 林晓帆 , 王二卫 , 李雪花 . 聚氯乙烯及其增塑剂综述 J. 塑料助剂 . 2006, (2): 19-21. 5 俞晓雪 . 增塑剂市
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13、o di (2-ethylhexyl) phthalate induces tumors in liver and testes of Sprague-Dawley ratsJ. Toxicology 206(2005): 359-371. 五、研究的整体方案与工作进度安排 （内容、步骤、时间） 实验进度安排表 六、研究的主要特点及创新点 二元酸与混合二元醇反应，通过调整混合醇之间的质量比制得聚酯，再将 聚酯与PVC 共混，并以共液法、薄膜法、 DSC 仪图谱法分析这种聚酯与 PVC 的相容性。 序号 时间 内容 1 2010.11.01-2010.11.15 有关聚酯增塑剂合成的文献查阅 2
14、 2010.11.15-2010.11.30 确立聚合反应工艺参数 3 2010.12.01-2010.12.20 合成己二酸系列的聚酯 4 2010.12.21-2011.01.05 合成葵二酸系列的聚酯 5 2011.01.05-2011.01.15 聚酯与 PVC 共混制膜 6 2011.01.17-2011.01.25 聚酯的 DSC 检测 7 2011.01.27-2011.03.7 薄膜的 DSC 检测和相差显微镜检测 8 2011.03.07-2011.3.12 论文框架 9 2011.03.15-2011.03.20 论文初稿 10 2011.03.20-2011.04.20 论文修改、定稿
