動(dòng)態(tài)剪切應(yīng)力下高分子量組分誘導(dǎo)聚烯烴的結(jié)構(gòu)與性能.pdf

1、作為世界上產(chǎn)量最大的通用塑料—聚烯烴塑料，由于其實(shí)際強(qiáng)度和模量值與理論值有很大差距，因而獲取高性能的聚烯烴塑料已成為廣泛而深入的研究開(kāi)發(fā)課題。常規(guī)的增強(qiáng)改性聚烯烴塑料的方法是共混和填充。前者就是借助工程塑料的高強(qiáng)度和高模量的優(yōu)點(diǎn)來(lái)達(dá)到增強(qiáng)改性的目的，后者則是利用無(wú)機(jī)粒子或纖維填充增強(qiáng)改性，但上述方法存在諸如界面粘接強(qiáng)度、流動(dòng)性、分散性等一系列問(wèn)題，相比之下，利用通用塑料良好的加工性能與聚烯烴共混來(lái)增強(qiáng)改性有著重要的意義，但往往其改性效果

2、不是很好，常要通過(guò)特殊的加工設(shè)備，控制共混物的結(jié)晶、取向及晶體形態(tài)等凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到提高制品力學(xué)性能的目的。 本論文研究了三種復(fù)合體系在剪切場(chǎng)中的結(jié)構(gòu)與性能。對(duì)于HDPE(607OEA)/HMWPE體系，動(dòng)態(tài)試樣MD方向上HMWPE含量在2％到6％之間，拉伸強(qiáng)度大幅增加，最高比靜態(tài)純樣提升了75％，相對(duì)于動(dòng)態(tài)的純樣也從33MPa提高了49MPa，漲幅約48％，TD方向上在2％時(shí)達(dá)到44MPa的極值，整個(gè)趨勢(shì)看出體系基本實(shí)現(xiàn)了

3、雙向增強(qiáng)。從電鏡照片看到在添加了HMWPE的共混體系，在剪切場(chǎng)作用下形成了相互連接的片晶，構(gòu)成了網(wǎng)狀串晶，我們認(rèn)為這種特殊的結(jié)構(gòu)應(yīng)該是連續(xù)往復(fù)的強(qiáng)剪切力和高分子量聚乙烯聯(lián)合誘導(dǎo)作用的結(jié)果。 在均聚聚丙烯PP(K1008)中加入少量高分子量聚丙烯(HMWPP)提高了共混物在流動(dòng)方向上的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度，特別是沖擊強(qiáng)度被大大地提高了(提高約170％)，即使與純PP的動(dòng)態(tài)試樣相比也提高了100％。由此可斷定高分子量聚丙烯(HMWPP

4、)對(duì)PP的誘導(dǎo)作用是顯著的。然而，垂直于流動(dòng)方向上的強(qiáng)度卻變化不大；從共混體系PP(K1008)/HMWPP的WAXD曲線中可以看出，靜態(tài)試樣中一般沒(méi)有生成β晶型，而在動(dòng)態(tài)試樣中(包括芯層、表層、剪切層)明顯出現(xiàn)了β晶型，這解釋了共混物沖擊性能大大提高的現(xiàn)象，由DSC的測(cè)試結(jié)果也同樣能證明β晶的存在。根據(jù)SEM照片我們可以看出，在表層和芯層是未取向的球晶，而在剪切層是取向極為規(guī)整的片晶和串晶結(jié)構(gòu)。這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)是共混物機(jī)械性能提高的一個(gè)

5、重要保證。在共聚聚丙烯PP(K8303)中加入少量高分子量聚乙烯(HMWPE)后，共混物PP(K8303)/HMWPE的動(dòng)態(tài)試樣在流動(dòng)方向上的拉伸強(qiáng)度得到了較大的提高，與靜態(tài)試樣相比最大提高量達(dá)67％(從25.8MPa到43.1MPa)，就是與純PP(K8303)的動(dòng)態(tài)試樣相比最大提高量也達(dá)51％(從25.8MPa到43.1MPa)，當(dāng)HMWPE的含量為5％時(shí)拉伸強(qiáng)度有一個(gè)極值。然而，添加HMWPE對(duì)靜態(tài)試樣和動(dòng)態(tài)試樣在ID方向上的拉伸

6、性能卻無(wú)明顯的影響。從DSC看出，因?yàn)閺?qiáng)剪切作用的存在，使得剪切層的結(jié)晶度都大于表層和剪切層，而WAXD曲線和PP(K1008)/HMWPP一樣，出現(xiàn)了β晶的峰。從SEM照片可知，PP(K8303)/HMWPE共混物的結(jié)構(gòu)由于PP與HMWPE相容性不好而形成海島結(jié)構(gòu)，其中含量較少的HMWPE作為分散相，而PP作為基體連續(xù)相。在剪切層中的分散相HMWPE的晶型是取向片晶，而在芯層和表層是未取向的片晶。我們猜測(cè)在剪切層中的片晶取向也是強(qiáng)度得