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聚偏氟乙烯(PVDF)作为一种性能优良的高分子材料,具有耐化学腐蚀性,高阻隔性,优异的耐候性等优点,在化工,电子及航空航天领域有着广泛的应用。聚氨酯(TPU)具有很高的拉伸强度和断裂伸长率,作为弹性体,它可以在很宽的温度范围内保持相当好的弹性。PVDF和TPU都已成功应用于飞艇和气球的充气结构材料。本论文的主要目的是采取PVDF接枝马来酸酐做增容剂的方法,进行PVDF/TPU共混物的增容,为更高性能的飞艇和气球囊体材料提供一种新途径。
本文首先采用γ射线预辐照接枝的方法,在PVDF上熔融接枝MA,制备PVDF-g-MA。FT-IR和XPS证实了接枝反应的发生,并对PVDF-g-MA化学结构进行了详细的表征。TGA,DSC和WAXD的实验结果表明,PVDF-g-MA具有相当好的热稳定性,其接枝后的主链分解温度基本仍保持在400℃,并且熔点基本没有发生变化;接枝上的MA影响了PVDF分子主链的对称性,使其结晶能力降低,表现为结晶度的下降;接枝后的PVDF晶型并未发生变化,仍然为α型,但其晶体更多的沿110晶面方向生长。
本文制备了一系列含不同质量分数增容剂的PVDF/TPU(70/30 wt/wt)共混体系:PVDF-g-MA含量0 wt%,3 wt%,6 wt%,9 wt%,12 wt%和15 wt%。研究了增容剂的加入对共混物流变行为,动态热机械性能的影响,并通过SEM对共混物断面形貌进行了分析。结果表明,PVDF-g-MA是PVDF/TPU共混体系有效的增容剂,可以带来共混物复合粘度,和内耗峰的高温偏移的增加;分散相粒子的尺寸明显减小,分布更加均匀。由于增容剂PVDF-g-MA的加入,可提高PVDF/TPU共混物组分的分散性,增强两相界面间的粘结作用,因此增容后的共混物力学性能可得到极大的改善,实验结果表明,其拉伸强度和断裂伸长率在增容剂加入量为9%和12%时达到最佳值,与增容前相比,提高了50%左右。