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(jìn)行合理加工成型和使用的基礎(chǔ)，二者都取決于并反映材料的微觀結(jié)構(gòu)，研究組成-工藝-結(jié)構(gòu)-性能關(guān)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(fù)合材料的流變和蠕變行為復(fù)雜，本論文對(duì)其研究的內(nèi)容和結(jié)果包括:
　　(1)應(yīng)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(dòng)態(tài)流變和剪切誘導(dǎo)結(jié)晶行為。DSC、DMA溫度掃描曲線呈現(xiàn)兩個(gè)獨(dú)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(tái)模量隨POE含量增加按對(duì)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(yīng)產(chǎn)生的“第二平臺(tái)”及tanδ損耗峰表明炭黑形成“粒子網(wǎng)絡(luò)”，流變與導(dǎo)電性能炭黑逾滲閾值均為3.5wt％;剪切會(huì)誘導(dǎo)并加快PP/POE結(jié)晶，填充成核可進(jìn)而縮短結(jié)晶時(shí)間。
　　(2)采用毛細(xì)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(jié)合擠出樣條照片、擠出脹大比、粘彈性定量關(guān)系分析擠出不穩(wěn)定現(xiàn)象。結(jié)果表明PP/POE(85/15)在高于430s-1擠出時(shí)樣條出現(xiàn)畸變，填充阻燃劑和炭黑會(huì)改善樣條外觀，擴(kuò)展加工窗口。隨炭黑含量增加，樣條畸變周期變長(zhǎng)，幅值減小;分析其機(jī)理:擠出脹大比逐漸減小，“纏結(jié)”平臺(tái)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(dòng)時(shí)儲(chǔ)存能量減小，擠出畸變減輕。采用Arrhenius方程擬合lnη～

4、1/T關(guān)系，得到復(fù)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(dòng)態(tài)熱機(jī)械儀和裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)機(jī)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(shí)受正弦載荷的蠕變性能:在180℃和210℃受線性剪切應(yīng)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?，回?fù)率提高;在90℃受線性靜態(tài)拉伸應(yīng)力，粒子阻礙基體片晶滑移并且限制無定形區(qū)分子鏈運(yùn)動(dòng)，同樣

5、改善耐蠕變性能;在23℃受正弦載荷，△σ0為14.3MPa時(shí)發(fā)生慢速裂紋擴(kuò)展而表現(xiàn)為脆性失效，SEM顯示無機(jī)粒子作為應(yīng)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(jí)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(duì)比研究了三種不同炭黑填充復(fù)合材料的流變及蠕變性能。BET測(cè)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