聚氟乙烯的熔融行为及其加工性能研究

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聚氟乙烯薄膜制品具有优良的耐腐蚀、耐磨、自润滑性、介电性以及卓越的耐候性和耐紫外线等诸多优点,广泛应用于太阳能电池等许多领域。目前,针对PVF薄膜的加工方法研究较多。在众多的成型方法中,熔融挤出方法制备的薄膜具有成型周期短,力学性能好,易于连续化工业化生产等优点。采取熔融挤出方法制备聚氟乙烯薄膜,潜溶剂是必不可少的重要组成部分。但是,关于各种潜溶剂具体在熔融挤出过程中与PVF树脂的相互作用,以及潜溶剂对PVF树脂熔点、流变性能、PVF薄膜的结晶度、力学性能及介电性能等各项性能的影响的研究比较少。本文选取N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和γ-丁内酯作为潜溶剂,分别加入到聚氟乙烯(PVF)树脂中改善其加工性能。1.采用差示扫描量热分析(DSC)研究了不同潜溶剂在不同含量(50%,60%,70%)下对PVF树脂的熔点的影响。研究结果表明:三种潜溶剂都可以降低树脂熔点,有助于实现树脂的熔融挤出成型,改善材料的加工性能。并且潜溶剂含量越高,熔点降低的幅度越大。2.采用哈克转矩流变仪测试了不同潜溶剂以及不同含量(50%,60%,70%)在相同温度下(170℃)的转矩变化曲线和不同潜溶剂相同含量(70%)在不同温度下(160℃,170℃,180℃,190℃)的转矩变化曲线。研究结果表明:潜溶剂的含量越高,熔体转矩值越低。当温度为170℃,潜溶剂含量为70%时,PVF树脂-潜溶剂能够充分塑化,并且无分解现象发生。采用熔体质量流动速率(MFR)仪测试了不同潜溶剂在5种含量下(50%,55%,60%,65%,70%)的熔融指数。研究结果表明:潜溶剂的含量越高,熔体质量流动速率(MFR)越高。3.采用X射线衍射分析(XRD)测试了不同潜溶剂及不同含量与PVF树脂混合物料以及PVF树脂与不同潜溶剂在70%含量下的混合物料成膜后的结晶度。研究结果表明:PVF树脂混合物料的结晶度的大小不会随着潜溶剂的种类及含量的变化而发生变化。三种PVF树脂-潜溶剂(70%)混合体系在170℃下可以成功地熔融挤出流延成膜,成膜后膜胚的结晶度小于成膜前混合物料体系的结晶度。4.采用拉伸性能以及动态力学性能测试(DMA)对制得的1mm的PVF膜胚的力学性能进行了分析。研究结果表明:加入γ-丁内酯所制得的膜胚力学性能最好。不同潜溶剂的加入对薄膜的储能及损耗模量,力学损耗均有不同程度的影响。5.采用介电常数仪测试了不同潜溶剂制得的1mm的PVF薄膜的介电常数以及介电损耗。研究结果表明:三种潜溶剂制得的PVF薄膜拥有较高的介电常数。随着频率的升高,三种潜溶剂制得的PVF薄膜的介电常数的数值降低,介电损耗变大。
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