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PPR材料抗低温性能研究

王潇梦  
【摘要】:无规共聚聚丙烯(PPR)由于其优良的综合性能,近几年在工业领域得到了广泛的使用,尤其是在室内外冷热水管的应用方面尤为突出。但由于其低温脆性高、极易产生应力诱导开裂等问题从而影响了PPR管材的生产、存储、运输、安装和使用等过程。因此,有效提高PPR材料的抗低温冲击性能就成为亟待解决的关键性技术问题。目前国内外通过加入高抗冲弹性体共混改性可以有效提高材料的冲击韧性。但大多数研究主要集中在对PPR常温及0℃冲击韧性的改善,对其低温(-10℃~0℃)及超低温(-30℃~-10℃)增韧方面的研究还不够系统、深入。本文通过将POE/HDPE、TPR弹性体与PPR基体共混制备PPR复合材料,并采用退火处理提高聚合物的抗低温冲击性能,研究了不同增韧剂和退火工艺对PPR力学性能及结晶行为的影响规律及机理。主要研究内容为:(1)采用POE/HDPE及3种TPR弹性体与PPR基体共混,筛选出对PPR低温及超低温条件下增韧效果较好的改性剂;(2)通过对几组PPR复合材料及退火工艺进行正交实验,优选出各温度下增韧效果最好的复合体系及退火工艺;(3)对优选出的退火工艺进行平行退火实验,进一步研究退火对PPR复合材料结晶行为的影响;(4)通过实际挤出PPR改性管材,考察优选增韧剂及退火处理在PPR管材实际生产应用中的增韧效果。获得如下结论:(1)POE/HDPE及TPR(2088A)增韧剂显著提高了PPR材料的常温及低温冲击韧性。-10℃~23℃,PPR/POE/HDPE复合材料的抗低温冲击性能较理想,-30℃~-10℃,PPR/TPR(2088A)复合材料的抗超低温冲击韧性较理想;(2)PPR复合材料的最优退火工艺为120℃、6h,PPR/POE/HDPE及PPR/TPR(2088A)复合体系的结晶温度、结晶度及片晶厚度均明显增大,退火后材料中发生了α晶向β晶的转变,退火复合材料的强度与韧性均得到了进一步的提升;(3)POE/HDPE、TPR(2088A)增韧剂及退火处理明显提高了PPR管材常温(23℃)及低温(-30℃~0℃)冲击韧性。协效增韧效果尤为明显,而对其纵向回缩性能及静液压性能基本没有损耗;(4)添加增韧剂与退火处理协效进行,在实际PPR管材挤出中增强增韧效果较理想。这对进一步扩大PPR材料的应用领域及应用范围具有较好的参考价值。


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