聚丙烯原位微纤化共混物流场—形态—流变性能的研究

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原位微纤化作为一种重要的提高聚合物共混物力学性能的方法而受到广泛的关注。本文通过在单螺杆挤出机中引入不同的加工流场,挤出制备聚丁二酸丁二醇酯(PBS)/聚丙烯(PP)和低密度聚乙烯(LDPE)/PP两种原位微纤化共混物,研究流场-分散相形态-动态流变性能三者之间的关系。采用单螺杆挤出机配备狭缝机头(主要施加剪切流场)制备PBS/PP(85/15)原位微纤化共混物。研究发现,随加工温度的降低,分散相液滴的平均直径和数量减小,分散相纤维的平均直径减小、数量增多;随螺杆转速的提高,分散相纤维的平均直径减小、数量增多。当机头温度170℃和螺杆转速80rpm时,形成的PP纤维的平均直径最小,为2.98μm。采用普通和交替螺杆挤出机(分别主要施加剪切和混沌混炼流场),以沿程取样的方式制备PBS/PP(85/15)共混物。研究发现,后者制备的PBS/PP共混物中分散相纤维的平均直径较小,分散相液滴的分散指数较高、分维数较低。螺杆转速的提高可以明显地降低分散相液滴和纤维的平均直径。随分散相纤维含量的增加,PBS/PP共混物的复数黏度、储能模量和损耗模量增加。螺杆转速50rpm时,靠近交替螺杆挤出机出口处制备的PBS/PP共混物的储能模量-频率和损耗模量-频率关系曲线在低频区表现出“类固”响应,表明分散相PP形成了网状结构。采用多边螺槽对流式单螺杆挤出机(主要施加混沌混炼流场)与单螺杆挤出机串联的方法,制备LDPE/PP(90/10、80/20和70/30)共混物。研究发现,PP含量为10wt%时,分散相主要呈液滴状,没有形成纤维;PP含量为20wt%时,形成的分散相纤维平均直径为1.98μm;PP含量为30wt%时,分散相纤维的平均直径最小,为0.69μm。时-温叠加曲线表明,LDPE/PP共混物中没有发生相分离;Han曲线表明,随PP含量的增加,LDPE/PP共混物中分散相PP的尺寸均匀性变差。
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