FEP/PP共混物熔体流变行为及机理的研究

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聚全氟乙丙稀(FEP)具有优良的耐高温性能、化学稳定性、减摩性、自润滑性、力学性能、绝燃性能、耐大气老化性能等等。然而,昂贵的价格和较差的加工性能大大制约了它的进一步使用。目前尚未发现有关改善FEP以上缺点的相关报道,所以本文采用流动性能好、价格较低的聚丙烯(PP)对FEP进行共混改性,以改善其加工性能和降低制品的成本。 流变性能是加工性能最重要的表征。然而,有关FEP材料的流变性能研究的报道甚少。本工作中应用熔体流动速率仪及其附属装备、Bohlin动态流变仪对FEP/PP共混物熔体的流动、弹性参数进行了全面系统地测量,并详细分析了其流变行为机理,如熔体的流动行为、弹性行为及其影响因素。此外还用DSC测试其结晶性能并对其结晶行为进行简要分析。 通过研究发现,FEP/PP共混物熔体的剪切应力τw与剪切速率γa符合幂律关系。PP的加入对毛细管壁有润湿作用,使得熔体的表观剪切黏度ηa随着PP含量φPP的增加明显下降;此外,ηa随着剪切应力和γa的增加而下降,存在明显剪切变稀的现象。最后,ηa对温度T的依赖性符合Arrhenius定律。 分别采用了卡尺直接测量法和照相法对FEP/PP共混物熔体的挤出胀大比B进行研究。结果发现熔体B随着T增加而增加,这应该和FEP分子结构有关;当F增加时,熔体在口模停留的时间缩短,B也有所增加;此外,B随着口模直径的增加呈现先减少后增加的趋势;最后,熔体B随着φPP的增加先增加后减少,当φPP=20%时,熔体的B达到最大值。 通过研究发现,FEP/PP共混体系并非完全相容体系,但具有较好的相容性。采用DSC方法测试了FEP/PP共混物的结晶行为,发现随着φPP的增加,DSC曲线上的两个熔融峰和结晶峰之间有相互靠近的趋势;随着FEP含量的增加,加快了FEP/PP共混物的结晶速度,使其熔融峰和结晶峰变窄;此外,随着φPP的增加,FEP/PP共混物的结晶度大幅度的增加,这说明FEP对PP结晶有异相成核作用。 经研究发现,随着频率ω的增加,PP、FEP及FEP/PP共混物熔体的储能模量G和弹性模量G"都有大幅度增加,而复数黏度η*却有所下降。共混物熔体在测试条件下都表现出G">G的特性,可见在熔融状态下其流动性能较好。此外,除个别条件外,PP、FEP及FEP/PP共混物熔体G、G"和η*基本上都随着温度的升高而变小。FEP/PP共混物熔体的G、G"和η*基本上随着φPP的增加而变小,但当φPP超过30%时熔体的G基本上不随φPP的变化而变化。FEP/PP共混物熔体的损耗因子tanδ在低频区均随ω的增大而迅速增加,达到峰值后又相继下降。在测试的ω范围内,φPP=0%时熔体具有最低的tanδ值,当φPP=40%熔体具有最高的tanδ值。
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