GEP-PE原位微纖化共混物形態(tài)與流變性能研究.pdf

1、通用塑料高性能化是當(dāng)前及今后較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)高分子材料科學(xué)與工程領(lǐng)域的重要的研究課題。高分子的共混和合金是改善塑料性能的有效的方法之一，共混物中分散相形態(tài)又是影響材料最終力學(xué)性能的重要因素，纖維的形態(tài)更有利于分散向傳遞載荷達(dá)到增強(qiáng)的目的。在課題組前期的研究工作中發(fā)現(xiàn)，通過(guò)熱拉伸的方法使通用工程塑料(GEP)在通用塑料PO如聚乙烯PE、聚丙烯PP等中形成了良好的微纖形態(tài)，相對(duì)于普通共混物來(lái)說(shuō)原位微纖復(fù)合材料(in-situmicrofibr

2、illar reinforced composite，MRC)得到了明顯的增強(qiáng)的效果。此外，這種原位微纖復(fù)合材料還有望成為解決目前塑料回收的良好方法。盡管前期的工作中對(duì)于微纖化共混物的力學(xué)性能、結(jié)晶性能等作了較為系統(tǒng)的研究，但是，對(duì)微纖化共混物的流變特性至今為止仍然了解較少。然而，研究材料的流變行為對(duì)材料的加工性能和指導(dǎo)材料的工藝參數(shù)設(shè)定具有重要的指導(dǎo)意義，此外，微纖化共混物的流變性能又和微纖的形態(tài)和性質(zhì)密切相關(guān)，對(duì)流變性能的研究可以更

3、好的理解共混物在不同條件下的微觀結(jié)構(gòu)。本論文通過(guò)“熔融擠出一熱拉伸一淬冷"的方法，制備了以高密度聚乙烯(HDPE)為基體相，分別以通用工程塑料聚碳酸酯(PC)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)和PET／彈性體HT共混物為微纖相的原位微纖化共混物，對(duì)微纖化共混物的形態(tài)和流變性能進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。主要的結(jié)果如下： (1)對(duì)PC／HDPE和PET／HDPE微纖化共混物進(jìn)行了形態(tài)的觀察。盡管PC 和HDPE基體具有較大的粘度

4、比，而一般的認(rèn)為低粘度比有利于分散相成纖，但經(jīng)過(guò)熱拉伸后PC相仍然形成了較好的微纖形態(tài)。在擠出熱拉伸過(guò)程中，由于口模壁處的剪切力較大，使得PC微纖的形態(tài)在厚度方向上呈不均勻的梯度分布：表層的微纖數(shù)量少，直徑較小，芯層處的微纖較多，直徑分布較大。對(duì)于PC／HDPE和PET／HDPE來(lái)說(shuō)，隨著分散相含量的增加微纖的直徑略有增大，微纖數(shù)目明顯的增加，且直徑分布變寬。隨著熱拉伸比的增加，微纖的直徑略有下降的趨勢(shì)。(2)對(duì)結(jié)晶／結(jié)晶型(PET／H

5、DPE)和無(wú)定型／結(jié)晶型(PC／HDPE)微纖化共混物的穩(wěn)態(tài)流變性能進(jìn)行對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，PET和PC微纖對(duì)體系的流變性能有不同的影響。對(duì)于PET和PC微纖，含量的增加都會(huì)使共混物的粘度增大，且含量和粘度之間滿足線性關(guān)系，但是，在相同的含量下PET微纖對(duì)體系粘度增加作用高于PC微纖。有趣的事，熱拉伸比對(duì)PET／HDPE和PC／HDPE微纖化共混物的粘度有相反的影響，相對(duì)于未經(jīng)過(guò)熱拉伸的普通共混物來(lái)說(shuō)，PET／HDPE微纖化共混物具有更高的粘

6、度，而PC／HDPE微纖化共混物的粘度較低，這主要是由于PET和PC微纖在測(cè)試溫度下不同的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)引起的。此外，在對(duì)PET／HDPE的動(dòng)態(tài)流變測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)PET微纖的含量的增加至20vol％，微纖化共混物在低頻區(qū)出現(xiàn)了末端區(qū)效應(yīng)，表現(xiàn)出似固體的熔體性質(zhì)，表明了微纖在HDPE基體中形成了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 (3)將PET和具有較好相容性的熱塑性彈性體HT共混，得到了具有不同彈性模量PET／HT共混物，發(fā)現(xiàn)HT相在PET中呈納米尺度的分