体积拉伸流场中PS/LLDPE共混物的强制增容及机理研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tomato20099002
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高分子材料共混改性是材料加工领域经久不衰的课题。在研究与开发新型高性能聚合物合金的同时,也需要协调资源,环境与能源之间的关系,实现聚合物产业的真正的可持续发展。探索高效循环利用聚合物的途径是近年来的一个重要的发展趋势。对于多组分不相容聚合物共混物来说,较弱的相容性会极大地限制其应用范围。其中一种值得关注的方法是在其成型过程中,通过加工参数的调控,进而改变物理场,从而最大程度地提升组分间的相容性,最终简便,高效,环保地实现聚合物合金的高性能化。常规塑料混炼改性普遍采用螺杆机械,主要受到剪切力场支配,不同组分的熔体只能在层与层之间进行分散,对共混体系的相容性提高有限。而新型的体积拉伸流变技术的出现,实现了塑料加工过程由剪切力场支配到拉伸形变支配的重大转变。从而使得聚合物的共混体系在熔融塑化过程中能够突破层与层之间的界限,能够更有效的发生链段的空间扩散及渗透,并且改善了分散相熔体液滴的破碎效果以及相界面的结合能力,实现多组分聚合物之间相容性的提升。基于文献调研,在选定双转子拉伸流变挤出机为加工设备,以聚苯乙烯(PS)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)为研究对象前提下,提出以下几种方案:改变PS和LLDPE的组分;更改双转子拉伸流变挤出机的转速;变换物料在双转子拉伸流变挤出机中的停留时间;改换双轴拉伸流变挤出设备的加工温度;在PS/LLDPE共混加工过程中添加不等量的相容剂SEBS等。对PS/LLDPE共混物的微观形貌,力学性能,热性能,以及结晶性能,相容性进行了系统的研究,最终结果表明,“加工参数-微观形态-热、力学性能-相容性”之间存在密切关系。通过加工参数的调控,并且通过加工参数的调控,最终实现了体积拉伸流场中PS/LLDPE不相容共混物的强制增容。研究发现,通过双转子拉伸流变挤出机加工后,不同配比的PS/LLDPE两相共混物除了存在“海-岛”结构,还出现了独特的“蜂-巢”结构,不同组分的“蜂-巢”结构形状不同,而此结构在PS和LLDPE两相配比为20和80时最为稳定,这种结构能够在一定程度上提升两相不相容结构的稳定性。可以通过提高转速至不超过30Hz,或者转速在10-15Hz下延长停留时间,控制加工温度在180oC,以及添加相容剂SEBS的方式来完善该结构,从而提升体系的力学性能和相容性。结果显示,PS的Tg值随着自身含量减少从纯料的93.4oC降至86.0oC;转速为26Hz时的LLDPE的Tg值要高于13Hz下的Tg值13.7oC;10Hz时,停留时间的增加使得共混物的弯曲强度从7.56MPa提升至8.13MPa,停留时间越长,PS的Tg值越低;180oC时PS的Tg值为76oC,LLDPE的Tg值为-30.9oC,此时体系的相容性最好;相容剂SEBS含量为20%时,体系的断裂伸长率从不含SEBS时的8.7%达到260.34%,冲击强度从4.2MPa升至52.6MPa,PS的Tg值为86.6oC,而LLDPE的Tg值为-54.4oC,相容性达到最佳。
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