HDPE耐环境应力开裂的机理、影响因素和改进

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1、万方数据万方数据万方数据叶昌明嗍耐环境应力开裂的机理、影响因素和改进57与该温度下的牵引速度有一个较佳的成型值；成型中熔融温度与该温度下停留的时间会影响残存晶核的数量，晶核的存在与否及晶核的大小，对成型时的结晶速度有很大的影响。成型时的温度根据树脂的熔融温度去设定机筒、机头温度，不宜过高；在管材成型过程中，熔体挤出速度应与牵引速度相协调，不能只用调整牵引速度去大幅度调整管材壁厚。3．3皿PE的共混改性3．3．1HDPE与其它聚乙烯的共混uDPE的各种物理性能均接近于Ⅲ)PE，其ESCR性能又十分突出，在两者熔体指数相同情况下，IIDPE的EScR性能约为LDPE的100倍

2、以上。LUDPE能与皿PE以任何比例共混D】。许承威n1等用10％LLDPE与皿PE共混，材料的EScR性能提高约3倍。通过SEM观察ESC断面形态发现HDPE，uDPE共混物的断面形态与HDPE接近，说明ⅡDPE改进HDPE的EsCR主要是由于晶体结构和结晶度的变化。3．3．2HDPE与橡胶的共混橡胶与HDPE共混能显著提高m)PE的ESCR性能，这些弹性体以分散的小球存在于皿PE主体中。HDPE作为连续相起了保持共混物足够强度和刚性的作用，而分散相的橡胶小球能吸收和分散外来的冲击能，阻碍银纹的伸展，因而能大幅度提高材料的韧性。Spenadel研究了各种橡胶对皿PE的E

3、SCR的影响，橡胶加入量约为10％时，HDPE共混物的ESCR有明显改进，综合性能也很好。各种橡胶中以丁基橡胶的效果最好，具体见表l所示：表l橡胶对皿PE的EsCR的影响硒sh等的研究指出，丁基橡胶PolysarPutyl可改进LDPE和HDPE的ESCR，对低MI，即高分子量的材料尤其明显。付强疆1等研究了HDPE与极性橡胶NBR共混物的物理力学性能。结果表明，加入5％的NBR，能使皿PE的冲击强度提高2倍；EscR由52小时增加到280小时，提高近5倍；断裂伸长率达到900％；同时伴随屈服强度下降。NBR的用量大于20％，共混物的力学性能变差。SEM显示少量的NBR能

4、引发大量的银纹，而使皿PE的冲击韧性明显提高够】。皿PE与热塑性弹性体的共混近年来很引人注目，目前最重要的热塑性弹性体是苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物(SBs)，将其掺入到肋PE中，可提高材料的力学性能和加工性能，许承威n1等研究表明10％SBS／HDPE共混，材料的EScR性能由15小时提高到238小时；李桂兰p1等研究表明10％sB／HDPE共混，材料的冲击强度由16kJ／砰增加到23Ⅻ矗。3．3．3皿PE与CPE共混¨训将氯化聚乙烯(CPE)掺入PE中，可提高PE的耐燃性、耐化学药品性和EsCR性。例如将96．5份HDPE，3．5份cPE(含氯量35％～40％)及

5、适量稳定剂、增塑剂共混，所得共混物的ESCR时间可达260小时。张明善等对皿PE／cPE共混体系研究结果还证明该共混体系的耐环境应力开裂性得到改善。cPE(氯含量36％)与皿PE共混，对后者EsCR性能影响的实验结果如表2所示：表2皿聊CPE共混物的黜性能cPE含劐O5101520253035404550(％)‰(h)2460176384424>500注：考核ESCR的指标是以样品50％开裂的时间(F岛)表示。由表可见，纯HDPE的EscR性能很差，当加入5％的CPE后可使F卯提高2倍多，当cPE含量达到25以后，k均可超过500h。关于HDPE与CPE相容性，不同文献研

6、究结果是一致的，即氯含量为36％左右的CPE与皿PE具有部分相容性，这一结论通过DsC分析及sEM观察均可得到证实。3．3．4皿PE与EvA共混乙烯．醋酸乙烯共聚物(E、傀)具有良好的挠曲性、韧性和EscR性及粘结性，可作为HDPE的改性剂。许承威n1等研究了LLDPE，cPE，sBs，EVA对HDPE的耐环境应力开裂，结果表明EVA主要通过加强HDPE晶区间连接改性，使得它对皿PE的EsCR改性效果更显著，材料的ESCR性能由15h提高到528h。李桂兰哺1等研究表明皿PE／10％EV岔共混，材料的ESCR时间大于550h。4皿PE化学改性在乙烯单体中加入适量的a一烯烃

7、，可以使聚乙烯万方数据58叶昌明嗍耐环境应力开裂的机理、影响因素和改进U‘)．05U．1U．1bU．．2交联剂含量(％)图3交联剂用量对聚乙烯ESC性能的影响由图3可得随着交联剂用量的增加，HDPE的耐环境应力开裂性能提高。由于交联使皿PE分子间的作用力增大，阻碍了结晶，因而提高了皿PE的耐环境应力性。5结论HDPE的耐环境应力开裂性极为敏感，在实际应用中，其制品实际寿命大为缩短。特别是近年来，随着HDPE作为气体、液体的输送管道，决定塑料管材使用寿命的一项重要指标就是EsCR，因此改善册PE的EsCR性能意义重大。参考文献：