【摘 要】
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聚合物共混改性一直是高分子材料科学研究和工业应用的一个颇为热门的研究领域。随着5G时代的到来,通讯设备、通讯基站等电信号的频率已经达到GHz并呈越来越高的趋势,低介电常数和介电损耗的聚合物材料得到越来越多的应用,为了突破PC/PP合金材料国产化的技术瓶颈,降低国内PC/PP合金材料对国外的依赖性,本文利用PP和PC都具有较低的介电常数和介电损耗的特性,采用聚合物共混改性技术,瞄准其在5G行业或者对
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聚合物共混改性一直是高分子材料科学研究和工业应用的一个颇为热门的研究领域。随着5G时代的到来,通讯设备、通讯基站等电信号的频率已经达到GHz并呈越来越高的趋势,低介电常数和介电损耗的聚合物材料得到越来越多的应用,为了突破PC/PP合金材料国产化的技术瓶颈,降低国内PC/PP合金材料对国外的依赖性,本文利用PP和PC都具有较低的介电常数和介电损耗的特性,采用聚合物共混改性技术,瞄准其在5G行业或者对轻量化要求较高的行业中的应用,如5G透波材料,从PC/PP合金材料的组成、相容剂以及加工应力场等角度上开展系统研究,这不仅具有重大的工业应用价值,而且具有重要的科学研究意义。取得的研究结果如下:(1)由3种熔体流动速率的PC和2种熔体流动速率的PP组合、并在4种PC/PP质量比、由1种自制的甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯共混物(PPM-g-GMA)和乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MAH)、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(EAY)3种工业品相容剂,分别在剪切流场和拉伸流场下,制备了一系列的PC/PP合金材料。在剪切流场和拉伸流场下,由中等熔体流动速率的PC 1300-10NP与低熔体流动速率的PP K8003组合为基体树脂、PC/PP质量比65/30、EMA和PPM-g-GMA制备的PC/PP合金材料的综合性能较好,EMA的最佳用量为5wt%,PPM-g-GMA的最佳用量为7.3wt%。(2)在同一流场下,当PC和PP的熔体流动速率相同时,随着PP含量的增加,PC/PP合金材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量均明显下降;PC与低熔体流动速率的PP制备的合金材料的悬臂梁缺口冲击强度先增大后下降;玻璃化转变温度Tg向低温方向偏移,熔融峰温度Tm向高温方向偏移,PP组分的结晶度逐渐增大。(3)采用熔融接枝法自制了接枝型相容剂PPM-g-GMA,接枝率为1.51%。四种相容剂都可以有效改善PC/PP合金材料的相容性,其最佳用量分别为:EMA 5wt%、POE-g-MAH 7.3wt%、EAY 11.6wt%、PPM-g-GMA 7.3wt%。PPM-g-GMA相容体系的PC/PP合金材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量显著高于另外三种相容体系。四种相容剂体系的PC/PP合金材料的悬臂梁缺口冲击强度都呈先增大后下降的趋势。随着相容剂的加入,PC/PP合金材料的结晶度明显降低,PPM-g-GMA的基体树脂为PP和POE,其对合金材料结晶度影响与另外三种相容剂不一致。(4)啮合平行同向双螺杆挤出机(Intermeshing parallel co-rotating twin screw extruder,简称双螺杆挤出机,TSE)是一种剪切流场占主导的经典聚合物共混加工设备;偏心转子挤出机(Eccentric Rotor Extruder,ERE)是一种拉伸流场占主导的新型聚合物共混加工设备。当合金材料组成相同时,ERE制备的PC/PP合金材料的力学性能总体上高于TSE制备的合金材料。(5)PC/PP合金材料的微观结构呈现皮芯结构。当PP含量≤30%时,合金材料的微观结构呈现PC为连续相、PP为分散相的“海-岛”相结构;当PP含量为45%时,其微观结构出现形成“双连续”相结构;当PP含量达到60%时,其微观结构呈现PP为连续相、PC为分散相的“海-岛”相结构。当合金材料组成相同时,与TSE相比,ERE制备的PC/PP合金材料微观结构的两相界面结合更紧密,形成了特有及稳定的“海-岛-纤维”两相三形态结构。(6)在1MHz和10HMz的低频电场下,PC/PP合金材料的介电常数和介电损耗主要受PC/PP质量比、相容剂的种类和用量、PC熔体流动速率的影响;在2.5GHz的高频电场下,PC/PP合金材料的介电常数和介电损耗主要受PC/PP质量比、相容剂种类和用量的影响。POE-g-MAH和PPM-g-GMA相容体系的PC/PP合金材料的介电损耗显著低于EMA和EAY相容体系。剪切流场强度和拉伸流场强度对PC/PP合金材料的介电常数和介电损耗的影响不明显。
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