复合应力场对PE-HDPPSGF取向结晶的影响.pdf

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1、袁毅，等：复合应力场对PE—HD／PP／SGF取向结晶的影响37复合应力场对PE．HD／PP／SGF取向结晶的影响古袁毅黄朗徐绍虎(重庆工商大学机械工程学院，重庆工商大学废油资源化技术与装备教育部工程研究中心，重庆400067)申开智(四川大学高分子科学与工程学院，高分子材料工程国家重点实验室，成都610065)摘要利用自行设计制造的剪切拉伸双向复合应力场挤管装置制备了双向增强的高密度聚乙烯／聚丙烯／短玻璃纤维(PE．HD／PP／SGF)管材。采用大角x射线衍射法和差示扫描量热法研究了该双向应力场对复合体系分子取向行为和结晶行为的影响。

2、结果表明，剪切拉伸双向复合应力场能改善体系分子的取向并促进体系结晶。管材周向晶面的衍射强度提高了近80％，而轴向晶面提高了100％以上；口晶的结晶度从65．69％提高到66．87％，晶的结晶度从1-39％提高到2．17％。关键词双向复合应力场高密度聚乙烯／聚丙烯／短玻璃纤维管材取向结晶近年来，聚烯烃复合材料的结晶行为受到广泛1．2原材料关注1-5]，而玻璃纤维可大幅度提高聚合物的强度、PE．HD：6100M，北京燕山石油化工股份有限模量等性能J。研究_7表明，纤维及聚合物大分子公司；将沿着流动方向取向，因此玻璃纤维增强成型某些PP／SG

3、F：SGF质量分数为30％，粒料，晨光化特定类型塑料制品时存在着不足，如增强塑料管材工研究院；时对管材的周向强度改善不明显，难以满足塑料管原料配比为：PE．HD／(PP／SGF)=9／1O材的使用要求。为解决此类问题，可采用形态控制1．3工艺及原理成型技术诱导控制纤维及大分子的取向分布及提升挤出模具为管材模，内径为30mlTl，外径为材料的结晶度来实现管材周向性能的改善。由于聚35Film。物料在挤出过程中顺序通过周向剪切应合物熔体受外加应力时，其大分子将通过沿~'t,／JI应力场和轴向拉伸应力场。在剪切应力场中，芯棒上力场方向排列所形

4、成的中心而实现初级成核作用，剪切旋转套筒的旋转对物料产生沿周向剪切应力，即线性成核作用，使得大分子因变形伸直而生成原该转速可进行调节；从剪切段进人口模段的圆环形纤，该原纤继续生长，形成沿外加应力场方向的球流道的断面尺寸不断缩小，对物料产生沿轴向的拉晶，并且在一定条件下球晶可在垂直于该应力场方伸应力。物料在依次受到周向剪切作用和轴向拉伸向生长成扁平状。这些结构的形成和保留可使得沿作用后通过口模而成型为管材，其结构原理见图1。该应力场方向上的性能得到改善。但在不同的条件下，这些聚烯烃大分子的取向结晶行为是不同的¨。笔者对在剪切拉伸双向复合应

5、力场下挤出低质量分数(3％)短玻璃纤维(SGF)增强高密度聚乙烯(PE．HD)／聚丙烯(PP)管材的取向结晶行为进行初步的研究。1实验部分1．1仪器、设备图1剪切拉伸双向复合应力场挤管原理图塑料挤出机：SJ-45B型，上海挤出机械厂；挤出时剪切应力场段温度在170～210~C可调，多晶x射线衍射仪：D／M(_ⅢA型，日本口模温度为l70℃。螺杆转速为20r／min，周向剪理学公司；·国家自然科学基金项目(10590351)；重庆市科技攻关计划项差示扫描量热(DSC)仪：TA2000型，美国TA目(CSTC，2010AC4062)公司。收

6、稿日期：2011-08．1838工程塑料应用2011年，第39卷，第11期切套筒转速在0～25r／min变化。周向剪切套筒转型的结晶度并对比分析，结果如表l所示。速为0时成型的管材为常规管材。=AHf／△×100％(1)。2结果与讨论式中：——结晶度；2．1复合应力场对分子取向的影响△一结晶熔融焓；选取温度为170℃且转速为10r／min条件下△——结晶度为100％的相同聚合物的结所得增强管材与常规管材试样进行大角x射线衍晶熔融焓。射(WAXD)分析，结果见图2。表1管材的结晶度管材类型晶体类型结晶度／％增强管材d66．872．17常规

7、管材65．69想l-39接由表1可知，增强管材中晶的结晶度从常规管材的65．69％提高到66．87％；晶的结晶度从常规管材的1．39％提高到2．17％。表明在增强管材中已经产生了剪切诱导结晶，使oc晶和晶的结晶度都得到了提高。说明剪切拉伸双向复合应力场的引入促进了PE．HD／PP／SGF管材的结晶。3结论魍在剪切拉伸双向复合应力场中，PE—HD／PP／SGF管材在周向和轴向上的取向都得到了改善，增强管材晶面的WAXD衍射强度最高提高了100％以上；同时复合应力场促进了管材结晶，提升了管材中各晶体的结晶度。(b)参考文献a～周向；b一轴向

8、l1JChenXiaolei，WangLumin，LiuYongli，eta1．Nonisothermal图2管材的WAXD曲线crystallizationkineticsofhigh-densitypo