聚丙烯乙烯1辛烯共聚物相结构演变的分形和结构力学性能研究

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1、摘要通过对密炼机共混过程中在线取样作扫描电镜(SEM)实验和相差显微镜(PCM)实验，结合利用特征长度的概念和统计理论，引出相应的标度函数，从而确定PP／POE共混体系在共混过程中相结构形成与演变的动力学自相似性，进而证明PP／POE共混体系在共混过程中复杂、不规则相结构的形成与演变存在的分形行为，进而可以计算出共混体系的分形维数。无标度区是分形存在的区域，只有在无标度区域内，分形才有意义。在特定熔融共混加工时间段内，POE相的尺寸变化具有各自独立的动力学自相似性，并且动力学自相似性可以用特征长度导出的标度函数描述，SEM分析和PCM分析在这一点上是一致的。熔融共混整个过程分为三

2、个大的阶段：共混初期、共混中期、共混后期，POE相尺寸变化具有动力学自相似性的时间阶段分别为：共混初期的开始至其中段、共混初期的末段至共混后期的开始、共混后期的中段至共混结束，这些具有动力学自相似性的时间阶段可能会因转子转速的不同而重叠。平均特征长度是个很有效的结构参数，它既可以在PP／POE共混物出现类似“海．岛”结构的相形貌时描述分散相POE尺寸，也可以在PP／POE共混物出现双连续相形貌时描述POE相尺寸。通过对哈克流变仪双螺杆挤出机最终挤出样品作小角X射线衍射(SAXS)实验和扫描电镜实验，结合Stein、Debye．Bueche等人有关光散射方面的理论，利用Schaef

3、er等人在分形研究中的公式，引出相应的标度函数，从而表征出PP／POE共混体系中存在的自相似性，证明共混体系中分形行为的存在，进而求出分形维数，分形维数与一定范围内共混物的组成没有关系，但是这个分形维数是质量分形维数，与通过对SEM和PCM分形得到的不同；同时还可以得到与SAXS相关的结构参数，如可以描述分散相颗粒形状的Porod指数，粒子回旋半径疋和平均弦长三，这些结构参数对表征PP／POE共混体系有重要作用。通过对密炼机和挤出机样品作扫描电镜、力学性能测试和DSC测试，结合模量预报的一些理论模型和组分材料极限失效强度的简化模型，研究PP／POE共混体系的模量预报和材料的极限失

4、效强度，并研究了共混体系的结构(不均匀长度比、POE相颗粒表观一致比)、聚集态结构(结晶度)与力学性能(杨氏模量、拉伸强度、屈服强度)之间的关系，取得了一定的结果。关键词：PP／POE共混体系，分形，结构．性能，扫描电镜，相差显微镜，小角x光散射，拉伸测试ALBSTRACTByapplyingscanningelectronicmicroscope(SEM)andphasecontrastmicroscope(PCM)tosamplesobtainedonlineduringblendingSromtheinterimmixer,andbyusingcharacterlength

5、andstatistictheory,thecorrespondingscalingfunctionisintroducedandthedynamicself-similarityofformationandevolutionofphasestructuresinPP／POEblendsduringblendingcanbeconfirmed舶mthat．Therefore．thefractalbehaviorofformationandevolutionofphasestructuresinPP／POEblendsduringblendingcanbeprovedandthef

6、ractaldimensioncanbecalculated．Thefi'actalismeaningfulonlyinthedimensionlessregionwhichthefractalexists．Inthespecificmeltingblending，changesinPOEphasedimensionaretheindependentdynamicself-similaritywhichCanbedescribedbyscalingfunctionsinferredfromthecharacterlength．Atthisresult．SEManalysisacc

7、ordswithPCManalysis．Thewholemeltingmixingshouldconsistofthreestages，thatis，initial,middle，andlaterstage．Thus，thetemporalperiodsinwhichchangesinPOEphasedimensionarethedynamicself-similarityshouldcomainthreeones．Thefirstisfromthestartofinitialm