高密度聚乙烯增韧母料增韧体系研究—制备、结构与性能

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1、高密度聚乙烯／增韧母料增韧体系研究一制备、结构与性能中文摘要使高密度聚乙烯(HDPE)这一大品种通用塑料能够作为工程塑料使用，是国内外研制开发新型工程塑料的一个努力方向．针对均聚HDPE韧性比较低的缺陷，国内外开展了大量的增韧改性HDPE的研究工作。相比较，用弹性体增韧的增韧效果最好．可是，一般的弹性体增韧HDPE，使HDPE韧性大幅度提高的同时，刚性(拉伸屈服应力，TYS；弯曲弹性模量，FM)却显著降低了。如『何使弹性体增韧HDPE韧性大幅度提高的同时刚性不显著降低，一直是弹性体增韧HDPE急待解决的科学技术难题。本工作

2、首先分析了一般的弹性体增韧HDPE韧性大幅度提高的同时刚性显著降低的原因，认为主要在于增韧HDPE的结构：其一，HDPE是一类非极性、通常情况下易形成结晶的聚合物，与弹性体的相容性差，相界面结合力小，易发生界面脱粘，不能有效地在两相之间传递和分配应力与应变；其二，弹性体作为分散相，未适度交联，外力作用下易发生分子间滑脱而产生“空化”：其=，欲呈现高的冲击强度，必须加大弹性体的质量分数，使增韧HDPE中刚性低的成分太多。从复合法则来看必将导致刚性的显著下降。加入相容剂共混，HDPE与增韧剂之间结合力不同程度提高了，有利于提高

3、增韧效果，但是，要获得高韧性，弹性体的质量含量还必须相当大。依据弹性体增韧塑料的增韧理论和影响冈素对增韧效果的影响规律，本工作设计出了能呈现出优良刚性的弹性体增韧HDPE应具有的结构特征：HDPE为连续相，弹性体为分散相；弹性体适度交联．和基体树脂间有化学键连接，尺寸细小均匀，其中包容有一定量的基体树脂，H口呈胞状(香肠状)结构；HDPE结晶细化。为了实现上述设计思想，并获得较佳的技术经济比，本工作首先以HDPE为基体树脂，乙丙弹性体(记为M)和／或丁苯弹性体(记为N)为增韧剂．采用多种特殊的技术，通过化学反应制备出了E型

4、增韧母料(E．TMB)，将E．TMB与HDPE热机械共混，制备出了具有优良刚性的增韧HDPE(HDPE／E．TMB)。采用分级提取、TEM、DSC、PLM、电子万能试验机、熔体流动速率仪、毛细管流变仪等分别研究了增韧母料的化学结构、形态结构、熔体流动性，以投增韧HDPE鹣力学瞧雏、影态结魏、≤}等浸结螽季亍为及结晶形态、络俸邃交费为等。得到了如下主要结粜和结论：1．本工作研制出的E—TMB，具有所设计的结构特征，在与HHPP热机撒混对，冀络橇特征“移蓬”羁了溪锈HDPE孛。在弹性终愈爨攘嚣熬攮凌下，HDPE／E-TMB韧性

5、掇高的幅度远比简单共混法的弹性体增翻HDPE的大，TYS、FM保持率也比后者的高。2．E．TMB的MFR毙楚擎焚滠受母瓣懿夺褥多，毽织蒜套爰于麓备葵毒拢良刚性的增韧HDPE所必需的流动性。3．筛选出了适用于不同型号HDPE的E—TMB的较传配方：增韧2200'IHDPE，溺E●鹾B澈HDPE与癸魏露瑟览≤H：T)巍56：44，M穰为80／20，疆交联剂3和架桥剂用萱分别为1．9％和12％．制得的弹性体含量为8％的HDPE／E—TMB，其NIIS达到原料HDPE的8．5倍，TYS、FM保持率分别为87％、70％；增翱5000

6、SHDPE，澍E—TMB嚼H：T为64：36，M／N鸯{2}／100，錾交联剂3用量为1．9％，架桥荆用量为12％．制得的弹性体含量为8％的HDPE／E-TMB，其NIIS达到76．6kJ，m2，TYS、FM保持率分别为98％，82％。4．HDPE／E—TMB缮麓转系豹蕤藏转变与蔡俸秘疆豹耱瞧毒关，MFR大瓣2911HDPE发生脆韧转变时所需的弹性体含量大；MFR较大的2200JHDPE体系次之；MFR很小的5000SHDPE体系则没有明显的脆韧转变。增韧体系中弹性露含整窍在一极隈壤，麓过魏极鞭餐，HDPE／E-TMB蕊韵

7、魏捱高溪废不太，毽刚性下降的幅度较大。5．猩～般的剪切流动条件下，HDPE／E—TMB增韧体系熔体呈假塑性流体的滚动鼹辔；至重D壬'E，嚣*TMB戆rla绣篦愿精HDPE戆、筵攀共滋灌羲HDPE豹太得多，MFR比后两者的小得多．HDPE／E—TMB增韧体系熔体的T1。对T作图与lmla对1厂r作图均呈直线荧系，表明可以用rl。=A+KT方程表彳正HDPE／E．TMB增韧薅系熔体氇。与T懿关系，缮羁戆精度夔温度系数K妁魏毽意义更明确。6．由E．TMB引入到HDPE／E-TMB中弹性体对HDPE的结晶具有具有双重影响：弹性体含

8、量较低时，异相成核机理占主导，HDPE的结龋温度比原料ttDPE懿膏瑗撬褰；弹瞧俗禽璧较寒跨，瓣褥HDPE绥螽懿影璃占烹导，HDPE熬结螽温度比原料HDPE的有所降低．结晶显著细化。弹性体含量较小时，HDPE／E-TMB中HDPE的熔点比原料HDPE稍有降低：弹性体含量较大时，HDPE的熔点比原料HDP