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(shí)際應(yīng)用，將部分熔融高密度聚乙烯(HDPE)熔體通過(guò)擠出工藝制備出制品，又制備出了不同程度拉伸流場(chǎng)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(cè)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(duì)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(dòng)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(guò)程中發(fā)生自成核，使成核過(guò)程加快，從而促進(jìn)結(jié)晶過(guò)程的完成。同時(shí)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(lái)的結(jié)晶過(guò)程具有更長(zhǎng)的時(shí)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(qiáng)度。拉伸強(qiáng)度的提高主要?dú)w因于試樣PE-132具有更高的結(jié)晶度、長(zhǎng)周期和片晶厚度。
　　研究了不同程度的拉伸流場(chǎng)對(duì)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(chǎng)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(wú)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(shí)，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?yàn)椴糠秩廴?HDPE熔體中含有未熔融的 HDPE晶體片段，能夠在流場(chǎng)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(shí)，在相同拉伸速率下，部分熔融 HDPE熔體擠出試樣的長(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)較高的力學(xué)強(qiáng)度和模量。
　　探討了不同程度拉伸流場(chǎng)對(duì)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?yàn)椴糠秩廴趇PP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(chǎng)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(wú)拉伸流場(chǎng)作用時(shí)無(wú)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(shì)。而完全熔融iPP擠出試樣在拉伸速率為0時(shí)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(cè)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(hào)，并且kebab的強(qiáng)度隨著拉伸速率的增大而增強(qiáng)，說(shuō)明iPP試樣中有shish-k