PP-POE共混體系的微結(jié)構(gòu)與性能.pdf

1、多相聚合物微結(jié)構(gòu)與材料的性能有著密切聯(lián)系，而微結(jié)構(gòu)的形成強(qiáng)烈地依賴于加工條件。研究材料的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)、形成條件及其與材料性能之間的關(guān)系，對于高分子材料的設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化具有十分重要的意義。本文采用熔融共混法制備了等規(guī)聚丙烯（PP）/乙烯-辛烯共聚物（POE）共混物，研究了PP/POE共混物的熔融結(jié)晶行為、壓力-體積-溫度（PVT）屬性、力學(xué)性質(zhì)和粘彈性，探討了PP/POE共混物在注射成型過程中分散相結(jié)構(gòu)演化和多層結(jié)構(gòu)，得出主要結(jié)論如下：

2、 1、當(dāng)POE含量較低時(shí)，PP的表觀誘導(dǎo)期（⊿ti）隨著POE含量的增加而下降，POE的加入加速了PP的結(jié)晶過程（表觀總結(jié)晶期⊿tc減少）；當(dāng)POE含量較高時(shí)，PP的⊿ti和⊿tc隨著POE含量的增加而延長。隨著POE含量增加，共混體系中PP相的Tm，Tmp和Tm,onset均向低溫偏移，表明PP與POE分子間存在一定的作用力，具有一定程度的相容性。隨著POE的加入，不僅使PP晶區(qū)變小，而且破壞了PP的球晶結(jié)構(gòu)。對PP/POE共混體

3、系的結(jié)晶動力學(xué)模型分析，發(fā)現(xiàn)Ozawa模型不適合描述該體系的結(jié)晶過程，莫志深法和Urbanovici-Segal模型可以很好地描述該體系的非等溫結(jié)晶動力學(xué)。 2、采用毛細(xì)管流變儀和Haake轉(zhuǎn)矩流變儀對PP/POE 共混體系測試的結(jié)果基本一致，共混物熔體表現(xiàn)為假塑性流變行為。隨著POE 含量的增加，PP/POE 共混物熔體的表觀黏度和非牛頓指數(shù)表現(xiàn)為負(fù)偏差行為，粘流活化能則表現(xiàn)出正負(fù)偏差行為。 3、PP/POE 共混物在

4、注塑成型過程中形成多層結(jié)構(gòu)，即表層、過渡層、剪切層和芯層。其中剪切層中POE的形變度（D）最大，POE 被拉長、斷裂，并呈現(xiàn)為扁橢球形，而芯層和過渡層形變度較小。另一方面，表層中無POE 相存在，而芯層POE 含量最大，剪切層POE 含量次之，據(jù)此提出了PP/POE 共混物在注塑成型過程中分散相形態(tài)演化的多層結(jié)構(gòu)模型。此外，剪切對PP/POE 共混物中PP的β晶形成影響很大，在表層和特別是剪切層中含有較多的β晶，而在芯層則沒有發(fā)現(xiàn)β晶的

5、存在。 4、在PP/POE 共混物注塑制品中，表層的PP 熔點(diǎn)接近于純PP，而其它層中的PP的熔點(diǎn)均比表層低。芯層的Tpeak和Tend 比過渡層和剪切層略高，但比表層低。由于表層降溫快，導(dǎo)致該層PP的熔程寬，結(jié)晶度低，而芯層PP的結(jié)晶度最大。PP/POE共混物的結(jié)晶溫度與壓力的關(guān)系符合線性關(guān)系,0 c c T T kp=+。隨著POE 含量增加，高壓下結(jié)晶的PP/POE 共混物中PP 熔融行為與常壓下結(jié)晶的正好相反。

6、5、注塑制品各層的DMA 研究表明：在相同的加工溫度下，芯層的儲能模量較剪切層大。提高加工溫度，無論是芯層還是過渡層，其儲能模量均提高。此外芯層和剪切層的儲能模量對不同頻率的響應(yīng)也不同。當(dāng)加工溫度較低時(shí)，增大實(shí)驗(yàn)頻率，芯層的E'比剪切層的E'響應(yīng)更明顯，而加工溫度較高時(shí)，芯層的E'和剪切層的E'的響應(yīng)趨于一致。 6、Tait 狀態(tài)方程可用來預(yù)測部分相容的、半結(jié)晶PP/POE 共混物的PVT 性質(zhì)、結(jié)晶行為。PP 結(jié)晶前后的比容變

7、化比POE的大得多，隨著POE 含量的增加，PP/POE共混物結(jié)晶前和結(jié)晶后比容的變化均逐漸減小。PP 在熔融狀態(tài)下的熱膨脹系數(shù)（α）比固體狀態(tài)的大，而POE 正好相反。PP/POE 共混物的α 隨溫度、壓力的變化與其組成密切相關(guān)。此外，采用Simha-Somcynsky模型（S-S）模型計(jì)算得到的Vsp 結(jié)果值與PP/POE 熔融態(tài)實(shí)驗(yàn)值吻合得非常好，說明S-S 理論模型可以很好地描述PP/POE 共混體系熔融態(tài)的PVT 行為。

8、 7、隨著POE 含量增加，PP/POE 共混物的儲能模量逐漸減小，而損耗模量、力學(xué)損耗增大。PP/POE 共混物中PP和POE的Tg 均隨著POE 含量的增大而升高，其中POE 相Tg升高的幅度大于PP 相Tg升高的幅度。PP/POE 共混體系中PP和POE 玻璃化溫度的變化反映了PP和POE 之間有較強(qiáng)的相互作用力，說明了PP 與POE 有一定的相容性。Kerner 分散相模型和連續(xù)相模型可以很好地預(yù)測PP/POE 共混物的粘彈性