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本课题为国家自然科学基金资助项目(项目号:50973050)。采用原位成纤复合法,改善无规共聚聚丙烯(PP-R)挤出过程中不稳定流动和螺纹畸变现象、改善均聚聚丙烯(PP-H)力学性能。选用尼龙6(PA6)作为改性材料,利用其熔融后易拉伸成纤的特性制备了PP-R/PA6、PP-H/PA6原位成纤复合材料,主要研究结果如下:实验发现,聚丙烯熔体高压挤出时发生特殊的挤出畸变现象:短口模挤出物出现规律性很强的螺纹畸变,相应的长口模挤出物出现规律性整体扭曲。随挤出速率提高,螺槽深度加深,螺距变大,从规则螺纹发展到无规则螺纹,直至出现熔体破裂。螺纹畸变的发生与聚丙烯熔体的分子结构、黏弹性及工艺条件相关。研究表明,分子量大、黏弹性高的无规共聚聚丙烯螺纹畸变现象十分显著;而分子量较低的均聚聚丙烯和嵌段共聚聚丙烯则不易出现螺纹畸变。升高温度和降低挤出速率有助于减轻螺纹畸变程度。实验证实PP-R熔体螺纹畸变的扰动源位于口模入口区。入口区的强拉伸流场、强流动应力集中效应以及垂直于主流动方向的环向次级流动是造成挤出螺纹畸变的主要原因。环向次级流动的强弱与聚合物分子结构特征相关。采用原位成纤复合法制备了PP-R/PA6复合材料。PA6在PP-R基体中原位生成纤维,直径在200~500nm左右。复合时添加少量增容剂PP-g-MAH改善了PA6和PP-R基体间的界面相容性,是影响PA6原位成纤的关键因素。流变实验表明,复合材料的流动稳定性提高,螺纹畸变的发生推迟,挤出物表观改善。含15%PA6的复合材料出现螺纹畸变的临界表观剪切速率从353s-1增大到1027s-1。取向的PA6微纤改变了PP-R基体的黏弹性,使复合材料的剪切黏度、熔体弹性均低于纯树脂,剪切变稀行为也更突出。分散的PA6阻碍了PP-R分子链的结晶堆砌,使结晶不完善;同时起到异相成核作用,使晶体数目增多,尺寸变小。采用原位成纤复合法制备了均聚聚丙烯PP-H/PA6复合材料。复合材料拉伸强度、弯曲强度(平行于纤维取向方向)和冲击强度(垂直于纤维取向方向)都显著提高。保持基体中PA6微纤的形态对复合体系的力学性能有显著影响。实验表明,若制样温度高于PA6熔点,使PA6微纤熔融重新变为球状,则失去纤维增强效果,试样的力学性能下降。