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《哈尔滨工业大学》 2009年
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预辐照聚丙烯与间同1,2-聚丁二烯共混体系的研究

张成武  
【摘要】:聚丙烯(PP)是一种用途广泛的塑料品种之一,虽然它具有许多优良的性能,但也存在许多缺点,因此,限制了PP的使用。为改善和提高PP的性能,必须对其进行各种各样的改性,拓宽应用领域,这已成为国内外塑料改性研究的重点和热点。本研究采用在常温、空气气氛中,使用电子加速器对PP粉末进行低剂量的预辐照,并采用熔融反应挤出技术来实现预辐照聚丙烯与高分子聚合物间同1,2-聚丁二烯(s-1,2 PB)的熔融接枝,形成预辐照PP/s-1,2 PB共混体系,同时采用与PP/s-1,2 PB共混体系对比研究的方法,对这两个共混体系的相态结构、力学性能、热性能及流变行为进行了理论研究,为最终实现开发出具有如抗冲击改性、高熔体强度等特殊使用价值的改性PP料奠定了理论基础,这些改性PP料具有广泛使用价值。 采用SEM对两个共混体系的相态结构的研究表明,当s-1,2 PB的含量低于10mass%时,形成了以PP为连续相、s-1,2 PB为分散相的共混体系,s-1,2 PB分散相粒子的大小在0.5μm以下。当s-1,2 PB的含量高于30mass%时,两种共混体系都形成了PP和s-1,2 PB的共连续相。在预辐照PP/s-1,2 PB共混物中,PP与s-1,2 PB发生了熔融接枝反应使两种聚合物的相容性变好。 力学性能研究结果表明,低辐照剂量的变化对预辐照PP/s-1,2 PB共混体系的力学性能影响不大。而s-1,2 PB含量的变化对两种共混体系力学性能的影响较大,在常温下,s-1,2 PB能较好地改善PP的抗冲击性能,但低温的效果不佳。1kGy预辐照PP/s-1,2 PB共混体系的断裂伸长率比PP/s-1,2 PB共混体系的大,表明预辐照使PP和s-1,2 PB的结合更好。 采用DSC方法对两个共混体系的热性能及结晶动力学的研究发现,s-1,2 PB的加入对PP的结晶有较大影响。低辐照剂量的变化对预辐照PP/s-1,2 PB (90/10)共混物的熔融和结晶影响不大。等温结晶动力学研究表明,在两共混物的等温结晶过程中,s-1,2 PB起到了成核剂的作用并增大了结晶速率,结晶过程都是以三维方式增长、异相成核的过程。非等温结晶动力学研究表明,用Mo法处理非等温结晶过程是非常适合的,而用Ozawa法处理则存在缺陷。用Jeziorny法处理两共混物也是适合的,但对PP、1kG预辐照PP处理存在缺陷;s-1,2 PB对PP有加速结晶的作用,s-1,2 PB的加入导致PP的结晶成核和结晶增长速率发生了改变。按照Arrhenius和Kissinger方法所获得的两共混物的等温结晶和非等温结晶过程活化能比纯PP或1kGy预辐照PP的要低,也证明了s-1,2 PB在结晶过程中起到了成核剂的作用并使结晶速率增加。 采用动态流变仪对两个共混体系的流变行为的研究表明,两共混体系的线性粘弹区为振幅小于10%;随着s-1,2 PB含量的增加,在大振幅下的剪切细化现象越来越不明显。在线性粘弹区内,温度和扫描时间会对共混体系的储能模量G'有较大的影响,尤其在高温下,会引起共混物内部结构发生变化;剪切角频率扫描时发现,低频的末端区,两共混物的松弛时间随着s-1,2 PB含量的增加而延长。在高频区,s-1,2 PB的加入使共混物的复合粘度η*降低,从而改善了PP的加工性能。在研究共混体系的非线性粘弹性时发现,在低剪切速率下,体系都具有牛顿流体的特征,s-1,2 PB的加入可以明显的改变PP的剪切应力和剪切粘度。流变行为的研究还表明,预辐照PP与s-1,2 PB的接枝(支化)反应,能使PP的熔体强度有所提高。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TQ325.14

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