1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

1、PVC简介

聚氯乙烯（PVC）是由氯乙烯单体在引发剂作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的高聚物，又称为氯乙烯树脂。PVC可分为通用型PVC树脂、高聚合度PVC树脂、交联PVC树脂。

通用型PVC一般采用悬浮法或本体法生产的聚合度700～1700的疏松型氯乙烯均聚物，或者采用乳液法（包括微悬浮法）生产的氯乙烯均聚物^[1]。聚氯乙烯（PVC）是一类历史悠久的热塑性材料，根据增塑剂添加量的不同，可以制成软质、半硬质和硬质材料，聚氯乙烯（PVC）还可以与其他聚合物共混，制成种类繁多、性能各异的制品，且PVC加工性能良好，价格低廉，因此被广泛应用于各个领域^[2]。到2000年，我国在管材、型材方面的PVC制品已经达到80多万吨^[3]。聚氯乙烯（PVC）已经成为我国第二大消耗的塑料制品，在国民经济建设中发挥着巨大的作用。

2、PVC的性能

聚氯乙烯（PVC）树脂具有许多优良性能，如绝缘性好、成本低、易改性、耐磨损、使用寿命长等，比重小,重量仅相当于钢的1/4-1/8,混凝土材料的1/6-1/10；硬质PVC管材内壁光滑,对液体的阻力小,传输性能良好，且价格低廉，质轻便于运输，被广泛应用于食品、纺织、管材等领域^[4-7]。

聚氯乙烯（PVC）本身含氯量高达56%，极限氧指数（LOI）在40%以上^[8]，本身是一种自熄材料，过去甚至一度被认为是一种不可燃材料。但增塑剂的使用使得PVC制品极限氧指数下降，LOI甚至有可能下降到21%以下，阻燃性能大大降低。同时，聚氯乙烯热稳定性差，燃烧时易产生浓烟，PVC热裂解脱HCl生成的顺式烯烃可环化为能成烟的芳香烃，所以在所有的通用塑料及工程塑料中，PVC的生烟量毫无疑问地位于榜首。以美国国家标准局（NBS）烟箱测定的PVC塑料的最大烟密度（Dm）有时可达700以上^[9]。这些浓烟中含有大量的有毒有害气体（如CO、HCl、苯、甲苯等），在火灾时极易对人员造成伤害，给救援工作带来极大阻碍，造成不必要的财产人员损失。因此聚氯乙烯（PVC）的阻燃和抑烟性能就显得尤为重要，越来越被人们所关注，也是近些年来众多专家学者的研究重点。

3、PVC的阻燃抑烟

PVC燃烧发烟是一个复杂的化学过程，涉及PVC脱HCl形成多烯结构、断链、交联等多种反应。PVC的燃烧过程分成两个步骤：先在240～340 ^oC燃烧分解出氯化氢气体和含有双键的二烯烃，然后在400～470 ^oC发生碳的燃烧。PVC在燃烧过程中脱除HCl后生成共轭双键不饱和烃，接着碳链断裂成低分子产物、自由基等，分子发生重排，环化形成苯核，聚合成稠环芳香族结构的树脂，最后变为焦炭和石墨化碳粒。其最终热解成为 HCl、多烯、苯、芳香族物质、低分子烯烃和烷烃等，有足够数量的间产物参与热解以形成黑烟^[10]。 由此可知，PVC热解产生的HCl和热解产物的环化成苯是其燃烧发烟的主要原因。PVC阻燃抑烟的最根本手段就是控制热裂解的中间产物。根据这一途径，Lawson和Kroenke^[11]提出了各自对于PVC阻燃抑烟的机理，分别是Lewis酸机理和还原偶合机理。Lewis酸机理后得到了Edelson等^[12]的进一步证实。

值得注意的是，在一般情况下，由于气相抑烟和气相阻燃相互矛盾，所以现有的抑烟技术都是在凝聚相完成的^[9]。包括结构改性、表面处理、添加活性填料或惰性填料等。其中，添加阻燃抑烟剂是目前为止最为实用且已经工业化的一种方法，添加质量极少，效果极佳^[13-14]。目前较为常用的阻燃抑烟剂、常用种类、优缺点如下^[15]：

表1常用PVC阻燃抑烟剂的优缺点

除了上述抑烟剂，大多数其他抑烟剂都属于金属化合物，分为主族金属和过渡金属，例如CuO、MgO、Al₂O₃、TiO₂等，不仅可以独自发挥抑烟作用，还能与其他抑烟剂复配产生协效作用提高抑烟效率，相对而言过渡金属的抑烟效果更好^[16]。

4、PVC/TiO₂共混物体系的阻燃抑烟改性

聚合物共混是获得新材料体系的有效方法，它可以通过混合两种及以上的不同聚合物来获得各组分的优良性能^[17]，由于是一种物理改性，所以在某意义上来说，聚合物大分子链结构并没有发生变化，而只是体系组成与微观结构发生了变化，且物理改性工艺简单，具有很强的针对性，产品设计的自由空间相对很宽，原料的选择也可以多样化^[18]，因此，本实验也将采用此种方法进行改性。

试验中我们采用TiO₂与PVC进行共混从而改善它的阻燃抑烟性能。金红石型的二氧化钛（TiO₂）具有无毒、不透明、稳定等特性，同时也是极好的反光材料，应用极其广泛。在PVC中添加TiO₂能够提高PVC的阻燃抑烟性能，同时还能具有反光降温的效果。本实验主要目的就是为了找出TiO₂对增加PVC阻燃抑烟性能的效果和机理，找出最佳配比方案及早日实现商品的市场化。

参考文献

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

1、研究内容

具有太阳光反射作用pvc/tio₂功能复合材料可以被应用于建筑领域，以降低室内温度，减少制冷设备的能耗，最终达到节约能源的目的。当材料应用于建筑领域时，其阻燃性能是重要考察对象。本课题研究主要针对pvc/tio₂共混体系展开，着重考察pvc在加入tio₂前后力学性能、耐热性能和阻燃性能的变化，另外考察共混体系基团间相互作用、相容性、玻璃化转变行为以及微观形貌等。

2、研究手段