聚丙烯-乙烯-1-辛烯共聚物共混過程瞬態(tài)的在線分析及共混物性能研究.pdf

1、本文使用嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)在不同加工條件下制備了不同共混組成的等規(guī)聚丙烯/聚乙烯-1-辛烯(PP/POE)共混物，利用在線小角激光背散射系統(tǒng)(in-line SALS)和掃描電子顯微鏡(SEM)研究了PP/POE在共混過程中的相分散和相歸并過程，并研究了共混物的結(jié)晶性能和流變性能。
　　 使用in-line SALS和SEM對(duì)共混過程的瞬態(tài)分析表明PP/POE共混物在沿螺桿經(jīng)加料斗-壓縮輸送-加熱塑化-混合均質(zhì)的擠出過程中，分

2、散相粒子經(jīng)歷由最初的熔融混合，粒子尺寸較大，混合不均勻到分散混合細(xì)化，尺寸減小，分散均勻的過程。在共混過程中存在一個(gè)臨界粒徑尺寸，當(dāng)粒徑小于臨界粒徑尺寸時(shí)，會(huì)發(fā)生相的聚集，反之是相的分散過程。在本文所使用的原料及加工條件下，臨界粒徑尺寸為0.25μm(POE含量大于25wt-％時(shí)或POE含量20wt-％，轉(zhuǎn)速小于84rpm時(shí))。在沿螺桿距進(jìn)料口1.33m的位置和口模處，隨著分散相含量的增大，粒子間的碰撞聚集作用使分散相尺寸增大，分布寬度

3、變大，分散呈不均勻狀態(tài)；且當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速84rpm和共混溫度范圍210-220℃時(shí)，POE在PP中處于最佳分散狀態(tài)。
　　 此外，對(duì)共混物的相歸并過程進(jìn)行了深入研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在密煉機(jī)中當(dāng)轉(zhuǎn)子停止轉(zhuǎn)動(dòng)并降低PP/POE共混物溫度時(shí)，在共混物發(fā)生結(jié)晶之前，沒有相歸并發(fā)生，在結(jié)晶過程中，有相歸并行為；同時(shí)在結(jié)晶完善時(shí)相歸并行為終止。且in-line SALS可以比較準(zhǔn)確的反映本體系的共混過程。對(duì)于PP/POE(20/80)，in-li

4、neSALS方法可靈敏的檢測(cè)到PP的受限結(jié)晶，結(jié)晶溫度較PP本體狀態(tài)低30℃；廣角X光衍射(WAXD)測(cè)試表明此時(shí)PP結(jié)晶形態(tài)仍為α晶。剪切誘導(dǎo)相歸并時(shí)，認(rèn)為PP/POE共混物形態(tài)演變應(yīng)該是分成三段，這三段可以用不同的標(biāo)度函數(shù)來刻畫。
　　 研究了PP/POE共混物的結(jié)晶性能，探討了共混組分對(duì)共混物熱力學(xué)性能的影響。研究了POE的加入對(duì)PP等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)的影響，結(jié)果表明Avrami方程能夠較準(zhǔn)確地描述共混物等溫結(jié)晶初期過程；當(dāng)P

5、OE作為分散相時(shí)，PP/POE共混物具有兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的結(jié)晶峰和熔融峰；等溫結(jié)晶、熔融曲線及WAXD譜圖分析表明POE的加入對(duì)PP的結(jié)晶起到了誘導(dǎo)結(jié)晶的作用，使得PP的晶粒尺寸變大。觀察到當(dāng)PP以小顆粒分散在POE中時(shí)會(huì)發(fā)生的受限結(jié)晶現(xiàn)象。通過TEM直接觀察到了PP分散在POE中的形態(tài)，且隨著PP含量的提高，顆粒形態(tài)粗化；相應(yīng)的DSC及偏光分析表明以小顆粒分散在POE中的PP粒子發(fā)生了受限結(jié)晶。
　　 PP/POE體系的流變測(cè)試結(jié)

6、果表明：溫度是影響共混體系粘度的主要因素，溫度越高，粘度越低；POE含量越高，體系粘度對(duì)溫度的敏感性越弱；動(dòng)態(tài)測(cè)試條件下，隨著溫度升高及POE含量的增加，體系的粘度降低，模量值也降低(POE含量10wt-％和20wt-％的組分例外)。動(dòng)態(tài)頻率掃描測(cè)試中，體系的動(dòng)態(tài)剪切模量G'和動(dòng)態(tài)損耗模量G”隨頻率的升高而升高，復(fù)數(shù)粘度η*隨頻率的升高而降低。不同頻率下模量和粘度與POE含量的關(guān)系都表明：當(dāng)POE含量為10wt-％和20wt-％時(shí)，共混