無規(guī)共聚、嵌段共聚及均聚聚丙烯高速擠出流變性能.pdf

1、本課題為國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目，研究焦點(diǎn)集中在探求不同類型聚丙烯熔體高速擠出時(shí)的非線性黏彈性和極其復(fù)雜的不穩(wěn)定流動(dòng)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)采用恒速型雙筒毛細(xì)管流變儀等儀器，研究對(duì)象選擇無規(guī)共聚聚丙烯(PP—R)、嵌段共聚聚丙烯(PP—B)和均聚聚丙烯(PP—H)。遵照歸納、量化各種不穩(wěn)定流動(dòng)行為，分析確定發(fā)生不穩(wěn)定流動(dòng)的擾動(dòng)源位置與性質(zhì)，針對(duì)性地采取改善措施的研究脈絡(luò)，得到主要結(jié)論如下。 實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，低剪切速率下(246s-1)無規(guī)共聚

2、聚丙烯從零長(zhǎng)口模擠出的樣品出現(xiàn)奇特的規(guī)律性很強(qiáng)的螺紋狀畸變，相應(yīng)的長(zhǎng)口模擠出樣品出現(xiàn)規(guī)律性整體扭曲。定量測(cè)量了螺紋畸變的周期和螺槽深度。擠出速率增大，螺槽加深，螺紋周期變長(zhǎng)。擠出溫度升高，螺槽變淺，螺紋周期變短。毛細(xì)管長(zhǎng)徑比增大，出現(xiàn)螺紋畸變的臨界剪切速率升高。與無規(guī)共聚聚丙烯相比，均聚聚丙烯在很高擠出速率下(2099s-1)才出現(xiàn)螺紋狀畸變，且螺槽淺，螺紋周期短。嵌段共聚聚丙烯擠出物表面光滑，未出現(xiàn)螺紋狀畸變。 機(jī)理研究表明，

3、發(fā)生在零長(zhǎng)口模擠出物上的螺紋狀畸變是熔體通過口模入口區(qū)時(shí)出現(xiàn)橫向次級(jí)流動(dòng)(螺旋流動(dòng))造成的。螺紋畸變的擾動(dòng)源在口模入口處。次級(jí)流動(dòng)的強(qiáng)弱不僅與材料的分子量及熔體黏彈性有關(guān)，也與材料的分子結(jié)構(gòu)特征密切相關(guān)。 根據(jù)擾動(dòng)源位置和性質(zhì)，采取針對(duì)性措施予以改善。選擇幾何各向異性填料，包括熱致性液晶(TLCP)，多壁碳納米管及原位成纖材料(PET)與基體樹脂混合。實(shí)驗(yàn)表明，添加少量液晶材料、碳納米管和PET均可使螺紋畸變的發(fā)生推遲，擠出物表

4、觀變好。偏光照片顯示TLCP組分形成了良好的微纖結(jié)構(gòu)，在入口處流場(chǎng)中發(fā)生取向，使流線穩(wěn)定性增強(qiáng)。 升高溫度和改變毛細(xì)管長(zhǎng)徑比可以改善畸變或提高畸變產(chǎn)生的臨界剪切速率。剪切速率為502s-1，溫度由190℃升至220℃時(shí)，無規(guī)共聚聚丙烯的螺槽深度明顯減小，直至消失。毛細(xì)管長(zhǎng)徑比增加，熔體在口模內(nèi)的松弛時(shí)間增加，有利于改善螺紋畸變。 高速擠出時(shí)，無規(guī)共聚聚丙烯PPR4220在長(zhǎng)口模中發(fā)生輕微壓力振蕩，采用雙峰聚乙烯SP252