双峰HDPE/LDPE在热压历史条件下结晶行为的研究

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由于双峰聚乙烯(BPE)是继茂金属聚乙烯之后的又一新型材料,于1995年以后才开发成功并投入工业化生产的,人们对它的加工和使用尚处于摸索阶段,国内外对它的研究都集中在开发新型双峰聚乙烯生产用催化剂上,对双峰聚乙烯性能方面的研究报道也不多见。为加快普通聚乙烯高性价比和功能化的步伐,有必要对双峰聚乙烯的性能进行研究,为双峰聚乙烯的推广和应用提供依据。本文通过分析不同实验条件下测得的DSC曲线,对不同配比的双峰高密度聚乙烯(双峰HDPE)/低密度聚乙烯(LDPE)共混物的结晶行为进行一些探讨,同时对不同热压历史条件下双峰HDPE/LDPE的结晶行为进行一系列的研究。通过热偏光(PLM)分析和扫描电镜(SEM)分析,对不同热压历史条件下双峰HDPE/LDPE形成的晶体形貌进行直观的观测。当双峰HDPE含量小于40%时,DSC熔融峰为双峰,说明双峰HDPE/LDPE共混物中首先发生液-液相分离现象,双峰HDPE与LDPE形成各自的富集区,双峰HDPE和LDPE能够分别结晶形成双峰,而当双峰HDPE含量大于40%时,熔融峰和结晶峰均为单峰,说明有共结晶现象的发生。通过分析不同热压历史条件下样品的DSC曲线,当样品快速冷却结晶时,淬冷能大大促进共结晶的发生,而相反地,当样品缓慢冷却时,DSC曲线表明其液-液相分离现象更加明显,结晶度升高,体系倾向于生成完善的晶体结构。样品经过KMnO4刻蚀法刻蚀后,SEM照片显示在不同的热压条件下,双峰HDPE/LDPE的结晶形态存在着很大的差异。样品在淬冷后,SEM照片显示相邻的球晶互相碰撞而形成带状球晶结构。相反地,当样品在缓慢冷却后,可以清晰的看到辐射等效的分枝单元的多晶体排列,倾向于产生球状外壳,不成熟的球晶和成熟的球晶可分别在不同组分的共混样品中观测到。在纯双峰HDPE注射成型后的样品的结晶形貌图中,可以清楚地看到注射取向后的纤维结构,它由无数并排的纤维组成,纤维长由几个微米至几十个微米不等,其横向尺寸仅0.05~0.1μm左右,并通过结晶链的规整排列形成结晶片层。在双峰HDPE/LDPE(20/80)注射成型样品的结晶形貌图中,虽然仍可以清楚地看到注射取向后的纤维结构,但它与纯双峰HDPE经注射成型后所形成的结晶形态存在着明显的差异。它是由无数纤维相互交织而成,呈现出无规则分布的网状结构。
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