阻燃抗靜電聚丙烯的流變及蠕變性能研究.pdf

1、掌握聚合物的流變性能和蠕變性能是進行合理加工成型和使用的基礎，二者都取決于并反映材料的微觀結構，研究組成-工藝-結構-性能關系是材料改性和制件制造及良好使用的前提。聚丙烯加入阻燃和抗靜電劑成為復合材料的流變和蠕變行為復雜，本論文對其研究的內(nèi)容和結果包括:
　　(1)應用旋轉(zhuǎn)流變儀、DSC和DMA研究了PP/POE共混物及阻燃劑、炭黑填充PP/POE的動態(tài)流變和剪切誘導結晶行為。DSC、DMA溫度掃描曲線呈現(xiàn)兩個獨立峰，流變Cole

2、-Cole曲線出現(xiàn)拖尾，表明PP/POE是非相容二元體系;Maxwell模型擬合G'、G"曲線得到PP/POE的平臺模量隨POE含量增加按對數(shù)二次方混合規(guī)則提高，隨溫度升高線性降低;阻燃劑和炭黑填充提高了PP/POE的粘度，濃度效應產(chǎn)生的“第二平臺”及tanδ損耗峰表明炭黑形成“粒子網(wǎng)絡”，流變與導電性能炭黑逾滲閾值均為3.5wt％;剪切會誘導并加快PP/POE結晶，填充成核可進而縮短結晶時間。
　　(2)采用毛細管流變儀研究了阻

3、燃抗靜電聚丙烯在較高剪切速率下的流變性能，結合擠出樣條照片、擠出脹大比、粘彈性定量關系分析擠出不穩(wěn)定現(xiàn)象。結果表明PP/POE(85/15)在高于430s-1擠出時樣條出現(xiàn)畸變，填充阻燃劑和炭黑會改善樣條外觀，擴展加工窗口。隨炭黑含量增加，樣條畸變周期變長，幅值減小;分析其機理:擠出脹大比逐漸減小，“纏結”平臺模量G0N增加，德博拉參數(shù)De減小，表明熔體熵彈性降低而流動時儲存能量減小，擠出畸變減輕。采用Arrhenius方程擬合lnη～

4、1/T關系，得到復合材料粘流活化能為19.7-27KJ/mol，表明粘度受溫度影響較小。
　　(3)通過旋轉(zhuǎn)流變儀、動態(tài)熱機械儀和裂紋擴展試驗機分別研究了阻燃抗靜電聚丙烯在熔體剪切，靜態(tài)拉伸，以及存在初始裂紋時受正弦載荷的蠕變性能:在180℃和210℃受線性剪切應力，阻燃劑和炭黑吸附高分子鏈而提高PP/POE熔體的耐蠕變性能，蠕變?nèi)崃拷档停貜吐侍岣?在90℃受線性靜態(tài)拉伸應力，粒子阻礙基體片晶滑移并且限制無定形區(qū)分子鏈運動，同樣

5、改善耐蠕變性能;在23℃受正弦載荷，△σ0為14.3MPa時發(fā)生慢速裂紋擴展而表現(xiàn)為脆性失效，SEM顯示無機粒子作為應力“空穴”降低了基體樹脂的疲勞壽命，添加阻燃劑較添加炭黑失效周期在數(shù)量級上降低，表明填料粒徑尺度是影響失效周期的主要因素。
　　(4)對比研究了三種不同炭黑填充復合材料的流變及蠕變性能。BET測試表明捷克炭黑、乙炔炭黑、色素炭黑的粒徑依次增加而比表面積依次降低;掃描電鏡顯示在同為5wt％含量下，其在樹脂中的分布密度