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1、第29卷第4期 塑料工业Vol29No42001年7月CHINAPLASTICSINDUSTRYJuly2001低等规聚丙烯流变性能研究李 剑 程宝家 周持兴刘 青 李 杨 (上海交通大学化学化工学院,200240)(北京燕山石化公司研究院,002330) 本文研究了低等规度聚丙烯(LIPP)的流变性能。利用动态流变仪和毛细管流变仪研究了LIPP的粘度与剪切速率的关系,用Carreau模型进行了拟合,得出了相关的参数值。LIPP的粘度与温度的关系可用阿仑尼乌斯方程描述,前置因子A等于0.39Pa·s,流动活化能ΔEη
2、等于55kJ/mol。通过旋转流变仪进行频率扫描和温度扫描,分别得到了LIPP的剪切弹性模量、损耗模量随频率与温度变化的关系。关键词:低等规度聚丙烯 流变性能 Carreau模型 阿仑尼乌斯方程 低等规聚丙烯(LIPP)是一种由不同长度、不同分品的熔点为153℃,较一般的等规聚丙烯低10℃左右,布的短距有序长距无序的等规和间规链节组成的嵌段同时,我们发现在120～140℃之间也出现了吸热峰,均聚物。在中国石化总公司支持下,北京燕山石化研这可能是由于LIPP的等规度较低,使得LIPP具有多究院正在进行LIPP的工业技术开发,
3、其产品在改性种晶体尺寸,且结晶不完善,晶体存在缺陷,所以,在沥青防水材料,橡塑的加工改性和热熔胶粘剂等领域LIPP的DSC曲线上有多个吸热峰,熔点也比一般的〔2〕将有着广阔的市场前景。本文将探讨LIPP的流变行等规聚丙烯低。为,为选择合适的加工工艺,以及材料改性提供依据。1 实验部分1.1 样品LIPP,由北京燕山石油化工有限公司研究院提供,重均分子量为13000～97000,等规指数约为40%,图1LIPP的DSC曲线密度为0.86g/cm3〔1〕,实验所用的样品没有添加任何Fig1DSCthermogramofLIPP图
4、2为LIPP的热重曲线,所测定的热分解温度助剂。为365℃,可见LIPP具有良好的热稳定性,从DSC和1.2 实验方法热重分析的结果来看,LIPP具有较宽的加工温度范熔点测定:差示扫描量热法(DSC),美国Perkin围。Elmer公司的PYRIS1型DSC仪,升温速度10℃/min;分解温度测定:美国PerkinElmer公司的TGA7型热重分析仪,升温速度20℃/min;流变性能的测定:美国Pheometrics公司的RMS605型旋转流变仪和英国Instron公司的Instron44677型毛细管流变仪,毛细管的直径为
5、1.3mm,长径比L/D=40。动态流变仪采用平行板方式(直径25mm),实验包括:(1)应变扫描:确定线性粘弹性范围;(2)频率扫描:测定各个温度下,粘度、剪切模量随图2LIPP的热重分析图频率(剪切速率)的变化;Fig2TGthermogramofLIPP(3)温度扫描:在给定的频率下,等速升温,测定剪2.2 流变性能分析切模量(G′、G″)随温度的变化。2.2.1 粘度与剪切速率的关系2 结果与讨论图3为不同温度下LIPP的表观剪切粘度(ηa)与2.1DSC与热重分析剪切速率(γÛ)的关系图,其中空心点是由旋转流变仪图
6、1为LIPP的DSC曲线,从图中可以看出,此样测出,而实心点由毛细管流变仪测出。由于实验中所联系人:周持兴作者简介:李剑,男,1975年生,现在上海交通大学攻读博士学位,研究方向为高分子加工及共混改性。©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第29卷第4期李 剑 程宝家 周持兴等:低等规聚丙烯流变性能研究·35·取的剪切速率的范围较宽,对图3中的曲线用Carreau模型进行拟合,Carreau模型的表达式如下:η0η=(1)1-n2n[1+
7、(λγÛ)1]n1式中,η0是零剪切粘度;λ为松弛时间;n1和n2为一参数,且λ、n1与n2都不随γÛ而改变,拟合的结果见表1。图4 零剪切粘度与温度的关系Fig4Poltoflnη0vs1/T图3LIPP的表观剪切粘度与剪切速率的关系图图5 剪切模量与频率的关系Fig3RelationofLIPPapparentviscositywithshearrateFig5Relationshipofshearmoduluswithshiftedfrequency表1Carreau模型拟合的结果1-200℃G′;2-180℃G′;3
8、-160℃G′;Tab1FittingresultsofCarreaumodel4-200℃G″;5-180℃G″;6-160℃G″温度/℃η0/Pa·sλ/sn1n2为了在更宽的频率范围内研究剪切模量与频率的160619.80.110.150.11关系,以160℃为基准温度,利用时温叠加
