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甲基丙烯酸缩水甘油酯和丙烯酸接枝改性再生聚乙烯的研究

徐恒  
【摘要】:高密度聚乙烯(HDPE)作为最重要的通用塑料,有着极其广泛的用途,在国内外消费量巨大。HDPE的长期使用必然会出现不同程度的降解、氧化和老化,因此,对HDPE的回收利用一直是研究者们关注的热点。传统的回收利用方式主要通过物理共混和接枝改性的方式来提高回收高密度聚乙烯(rHDPE)的力学性能和可加工性能。而简单的物理共混改性方法难以解决多相聚合物相容性差、共混物应力集中和力学性能差的问题,因为较低的接枝率,使得单组分接枝改性rHDPE的方法难以实现和新树脂相近的力学性能。针对rHDPE较低的力学性能和改性共混物相容性差的问题,本论文做了以下研究:甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)作为接枝改性剂,丙烯酸(AAc)作为改性共单体,首先分别对rHDPE和mPE(茂金属催化线性低密度聚乙烯)进行熔融接枝改性,制备rHDPE-g-(GMA-co-AAc)(缩写为rH-g-G/A)和mPE-g-(GMA-co-AAc)(缩写为mPE-g-G/A),然后,rH-g-G/A与LDPE共混制备了LDPE/HDPE-g-(GMA-co-AAc)(缩写为L/rH-g-G/A)共混物;mPE-g-G/A作为rHDPE/LDPE的界面改性剂,制备了rHDPE/LDPE/mPE-g-(GMA-co-AAc)(缩写为rH/L/mPE-g-G/A)共混物。两种共混物的力学性能、流变性能、结晶行为、微观形貌分别通过万能拉力机、熔融指数仪、旋转流变仪、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)等进行了测试和表征。本研究使用GMA和AAc接枝改性rHDPE制备了L/rH-g-G/A共混物,力图改善共混物的机械性能。随着AAc和GMA浓度的增加,共混物的拉伸强度先增强后下降。当GMA和AAc含量分别为1.2%和0.6%时,拉伸强度从17.26 MPa增加到24.3 MPa,断裂伸长率从107%增加到647%,提高了6倍,熔体指数从3.42g/10 min降低到0.97g/10min。动态流变性能表明,和rHDPE相比,L/rH-g-G/A对温度的依赖性也有所降低;差示扫描量热法(DSC)分析了样品的熔融曲线和非等温结晶曲线,发现改性共混物的熔融温度升高,结晶温度降低且峰面积变大,表明材料分子链缠结紧密,分子链活性降低;通过扫描电子显微镜(SEM)观察了样品的微观形貌,发现改性前后共混物发生脆性断裂向韧性断裂的转变。本研究通过熔融接枝法制备的rH/L/mPE-g-G/A共混物,力学性能测试发现,和rHDPE/LDPE相比,共混物的拉伸强度由25.06MPa提高到34.51MPa,断裂伸长率由784%提高到1263%;DSC结果表明,rH/L/mPE-g-G/A共混物熔融峰近似重叠,说明存在部分共结晶现象,表明两组分之间具有良好的相容性;流变测试表明rH/L/mPE-g-G/A相位角斜率接近0,表明共混物弹性变大,相容性得到提高;X射线衍射仪对rH/L/mPE-g-G/A共混物的晶体结构进行了分析,和rHDPE/LDPE相比,界面层厚度增大,分散相LDPE的尺寸减小,说明多相聚合物之间存在部分相容性。


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