部分熔融聚乙烯、等規(guī)聚丙烯擠出制品的微觀結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能研究.pdf

1、本文主要是關(guān)于自成核的實際應(yīng)用，將部分熔融高密度聚乙烯(HDPE)熔體通過擠出工藝制備出制品，又制備出了不同程度拉伸流場作用下的部分熔融HDPE熔體擠出制品和部分熔融等規(guī)聚丙烯(iPP)熔體擠出制品，并利用廣角 X射線衍射(WAXD)、小角X射線散射(SAXS)、差示掃描量熱法(DSC)、掃描電子顯微鏡(SEM)和拉伸性能測試等表征手段研究了部分熔融聚合物熔體中未熔融晶體及有序結(jié)構(gòu)對擠出制品微觀結(jié)構(gòu)演化和力學(xué)性能的影響。
　　采用

2、DSC和原位傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(FTIR)研究了部分熔融HDPE熔體的結(jié)晶動力學(xué)。結(jié)果表明部分熔融熔體中存在未熔融的晶體，這些晶體能夠在降溫過程中發(fā)生自成核，使成核過程加快，從而促進(jìn)結(jié)晶過程的完成。同時還發(fā)現(xiàn)，與完全熔融 HDPE熔體相比，部分熔融熔體在較高的溫度下就能結(jié)晶，這就使接下來的結(jié)晶過程具有更長的時間，最終使結(jié)晶后的試樣具有更高的結(jié)晶度和更完善的片晶結(jié)構(gòu)。鑒于部分熔融 HDPE熔體中的未熔融晶體能夠在結(jié)晶階段發(fā)生自成核，我們將

3、這種自成核效應(yīng)應(yīng)用到了擠出加工中，制備了部分熔融熔體擠出試樣 PE-132和完全熔融熔體試樣 PE-160。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，PE-132具有更高的拉伸強度。拉伸強度的提高主要歸因于試樣PE-132具有更高的結(jié)晶度、長周期和片晶厚度。
　　研究了不同程度的拉伸流場對部分熔融和完全熔融 HDPE熔體擠出試樣的微觀結(jié)構(gòu)演化及力學(xué)性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在拉伸流場作用下，HDPE分子鏈都能沿拉伸方向發(fā)生取向，形成shish結(jié)構(gòu)。但是，在低的拉伸速

4、率下，片晶呈無規(guī)取向分布。隨著拉伸速率的增大，片晶取向度也逐漸增大，試樣中形成了一定的shish-kebab結(jié)構(gòu)。同時，在相同拉伸速率下，部分熔融HDPE熔體擠出試樣的取向度均大于完全熔融熔體擠出試樣。這可能是因為部分熔融 HDPE熔體中含有未熔融的 HDPE晶體片段，能夠在流場作用下形成結(jié)晶前驅(qū)體，進(jìn)一步誘導(dǎo)形成較高程度的取向。同時，在相同拉伸速率下，部分熔融 HDPE熔體擠出試樣的長周期和片晶厚度均大于完全熔融熔體擠出試樣。取向度、

5、長周期和片晶厚度等微觀參數(shù)的差異，決定了部分熔融 HDPE熔體擠出試樣具有相對較高的力學(xué)強度和模量。
　　探討了不同程度拉伸流場對部分熔融iPP熔體擠出試樣取向度、晶型、結(jié)晶度等的影響。發(fā)現(xiàn)，隨著拉伸速率的增大，部分熔融和完全熔融iPP擠出試樣的取向度均逐漸增大。但是，在相同拉伸速率下，部分熔融iPP擠出試樣的取向度大于完全熔融擠出試樣。這可能是因為部分熔融iPP熔體中含有未熔融的晶體片段或有序結(jié)構(gòu)，能夠在流場作用下形成結(jié)晶前驅(qū)體

6、，從而誘導(dǎo)形成較高程度的取向。至于β晶結(jié)晶度，部分熔融iPP擠出試樣在無拉伸流場作用時無β晶存在，之后X?隨拉伸速率的增大，出現(xiàn)先升高后降低的趨勢。而完全熔融iPP擠出試樣在拉伸速率為0時β晶結(jié)晶度即達(dá)到最大，之后隨著拉伸速率增大而逐漸降低并降至0。2D-SAXS測試結(jié)果顯示，隨著拉伸速率的增大，在赤道方向和子午線方向上分別出現(xiàn)了shish和kebab的信號，并且kebab的強度隨著拉伸速率的增大而增強，說明iPP試樣中有shish-k