無規(guī)共聚、嵌段共聚及均聚聚丙烯高速擠出流變性能.pdf

1、本課題為國家自然科學(xué)基金資助項目，研究焦點集中在探求不同類型聚丙烯熔體高速擠出時的非線性黏彈性和極其復(fù)雜的不穩(wěn)定流動現(xiàn)象。實驗采用恒速型雙筒毛細管流變儀等儀器，研究對象選擇無規(guī)共聚聚丙烯(PP—R)、嵌段共聚聚丙烯(PP—B)和均聚聚丙烯(PP—H)。遵照歸納、量化各種不穩(wěn)定流動行為，分析確定發(fā)生不穩(wěn)定流動的擾動源位置與性質(zhì)，針對性地采取改善措施的研究脈絡(luò)，得到主要結(jié)論如下。 實驗溫度范圍內(nèi)，低剪切速率下(246s-1)無規(guī)共聚

2、聚丙烯從零長口模擠出的樣品出現(xiàn)奇特的規(guī)律性很強的螺紋狀畸變，相應(yīng)的長口模擠出樣品出現(xiàn)規(guī)律性整體扭曲。定量測量了螺紋畸變的周期和螺槽深度。擠出速率增大，螺槽加深，螺紋周期變長。擠出溫度升高，螺槽變淺，螺紋周期變短。毛細管長徑比增大，出現(xiàn)螺紋畸變的臨界剪切速率升高。與無規(guī)共聚聚丙烯相比，均聚聚丙烯在很高擠出速率下(2099s-1)才出現(xiàn)螺紋狀畸變，且螺槽淺，螺紋周期短。嵌段共聚聚丙烯擠出物表面光滑，未出現(xiàn)螺紋狀畸變。 機理研究表明，

3、發(fā)生在零長口模擠出物上的螺紋狀畸變是熔體通過口模入口區(qū)時出現(xiàn)橫向次級流動(螺旋流動)造成的。螺紋畸變的擾動源在口模入口處。次級流動的強弱不僅與材料的分子量及熔體黏彈性有關(guān)，也與材料的分子結(jié)構(gòu)特征密切相關(guān)。 根據(jù)擾動源位置和性質(zhì)，采取針對性措施予以改善。選擇幾何各向異性填料，包括熱致性液晶(TLCP)，多壁碳納米管及原位成纖材料(PET)與基體樹脂混合。實驗表明，添加少量液晶材料、碳納米管和PET均可使螺紋畸變的發(fā)生推遲，擠出物表

4、觀變好。偏光照片顯示TLCP組分形成了良好的微纖結(jié)構(gòu)，在入口處流場中發(fā)生取向，使流線穩(wěn)定性增強。 升高溫度和改變毛細管長徑比可以改善畸變或提高畸變產(chǎn)生的臨界剪切速率。剪切速率為502s-1，溫度由190℃升至220℃時，無規(guī)共聚聚丙烯的螺槽深度明顯減小，直至消失。毛細管長徑比增加，熔體在口模內(nèi)的松弛時間增加，有利于改善螺紋畸變。 高速擠出時，無規(guī)共聚聚丙烯PPR4220在長口模中發(fā)生輕微壓力振蕩，采用雙峰聚乙烯SP252