高密度聚乙烯-聚甲醛原位復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、近年來，隨著各行各業(yè)對高性能聚烯烴材料的需求量逐年上升，高密度聚乙烯材料（HDPE）的改性成為了研究熱點。聚甲醛材料（POM）作為常用的工程塑料，其改性研究也成了眾多學者研究的課題。論文通過將 POM添加到 HDPE中制備共混材料，對不同牌號的原材料進行流動學研究。將優(yōu)選后的HDPE與 POM進行共混，分別研究不同配方的HDPE/POM二元共混材料體系、HDPE/POM/MPEG三元共混材料體系的結(jié)構(gòu)性能。在上述研究基礎(chǔ)上，利用自行研制

2、的拉伸比為7的自增強擠出口模，對最優(yōu)配方的HDPE/POM二元共混材料體系、HDPE/POM/MPEG三元共混材料體系進行擠出并進行結(jié)構(gòu)性能的研究。
　　在動態(tài)流變實驗中，利用振動剪切動態(tài)掃描的方法研究HDPE和POM的流變學性能。實驗發(fā)現(xiàn)：（1）HDPE的儲能模量和損耗模量的大小與其相對分子質(zhì)量有關(guān)：相對分子質(zhì)量越高，動態(tài)儲能模量和損耗模量曲線的斜率越??；（2）HDPE的儲能模量和損耗模量的大小和其本身的流動性有關(guān)。（3）根據(jù)H

3、DPE/POM共混物流變曲線擬合結(jié)果判斷，共混物原位增強效果與共混組分的流動性有關(guān)，MFR值相差在7-9之間流變匹配效果最好。因此，論文選擇HDPE5000S與POM M90進行共混并對其體系結(jié)構(gòu)性能進行研究。
　　HDPE/POM共混材料結(jié)構(gòu)性能研究。實驗發(fā)現(xiàn)：(1)隨著POM的加入，注塑共混物拉伸性能得到提升。與 HDPE相比，HDPE/POM（80/20）共混物拉伸強度提高了21.7％；DSC結(jié)果顯示，共混物的HDPE組分熔

4、融溫度向高溫漂移，結(jié)晶更加完善，結(jié)晶度達到61.65%，相對與純HDPE而言，共混物結(jié)晶度提升了19.4%；SEM照片顯示，POM在基體材料當中形成了增強顆粒與微纖結(jié)構(gòu)；XRD表明，隨著POM的添加，晶面衍射峰半高寬變窄，加入 POM有助于 HDPE基體結(jié)晶完善。（2）利用自制口模對共混物進行擠出成型發(fā)現(xiàn)：與注塑成型HDPE相比，HDPE擠出成型后的拉伸強度達到33.50MPa，拉伸強度提升了67.75%； HDPE/POM（80/20

5、）共混物擠出成型后拉伸強度達到45.96MPa，與擠出的HDPE相比，拉伸強度提升了37.1%；DSC顯示，擠出成型共混物的結(jié)晶更為完善，HDPE/POM(80/20)結(jié)晶度達到62.22%；XRD曲線表明，擠出成型使POM材料取向度升高，晶粒得到細化。
　　為了改善 HDPE/POM（80/20）二元共混體系的相容性，采用聚乙二醇單甲醚（MPEG）對體系進行改性。實驗發(fā)現(xiàn)：（1）與HDPE/POM（80/20）注塑共混物相比，H

6、DPE/POM/MPEG(80/20/0.7)注塑共混物的拉伸強度、沖擊性能分別增加了6.9%和178%；HDPE/POM/MPEG(80/20/0.7)共混物的HDPE熔融峰向高溫漂移2.84℃，結(jié)晶度提高了7.2%；SEM觀察發(fā)現(xiàn)聚甲醛在HDPE中分散更加均勻；XRD結(jié)果顯示，添加相容劑之后HDPE與POM微晶尺寸得到細化。（2）利用自制口模對三元共混體系進行擠出成型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：HDPE/POM/MPEG(80/20/0.7)拉伸強

7、度達到39.89MPa，與注塑成型相比，拉伸強度提高了52.44%；DSC結(jié)果顯示，與注塑成型相比，HDPE/POM/MPEG(80/20/0.7)共混物HDPE熔融峰向高溫漂移，漂移變化量為2.64℃；對XRD衍射（101）晶面數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，POM晶粒細化。
　　綜上所述，在HDPE基體中添加一定量的POM，使HDPE/POM共混體系的綜合性能得到改善，添加少量的MPEG，有利于改善HDPE和POM相容性，在自行研制的拉伸口模擠