超高分子量聚乙烯的固態(tài)擠出成型研究.pdf

1、雖然超高分子量聚乙烯是熱塑性塑料，但因為其極高的相對分子質量，在熔融時表現出來的特性和一般熱塑性塑料截然不同，這給成型加工帶來了很大困難。固態(tài)擠出成型加工方法是在聚合物熔融溫度以下進行的新型的加工方法。用固態(tài)擠出的方法加工超高分子量聚乙烯可以避免因其特殊的熔體性質帶來的困難，成型的制品還有固態(tài)擠出成型加工強度高、外觀透明、出模膨脹小的優(yōu)點。國內固態(tài)擠出領域研究較少，關于超高分子量聚乙烯的固態(tài)擠出成型研究更是一項空白。 針對這一情

2、況，本文結合超高分子量聚乙烯的特性，研究了固態(tài)擠出成型的擠出工藝、制品性能及增強機理。利用自行研制的小型柱塞式擠出機和軸向拉伸口模來實現固態(tài)擠出。擠出的工藝過程為：首先利用封閉口模熔融成型坯料，然后將坯料加熱至擠出溫度后高壓下通過拉伸口模得到擠出制品。實驗得到的制品光滑透明，與常規(guī)擠出的制品相比，拉伸強度大大提高：在120℃下，口模拉伸比為6.3的條件下得到的制品拉伸強度可達110 MPa以上，較常規(guī)擠出制品提高了2.7～4.5倍，彈性

3、模量超過85 GPa，比常規(guī)擠出制品提高了40多倍。力學性能的大大增強是值得關注的。樣品SEM照片分析表面，制品內部形成了大量的微纖結構，這是造成拉伸強度提高的原因。DSC和WAXD分析還表明，制品的熔點較固態(tài)擠出前的坯料有所升高，熔融焓和結晶度也有所提高。推測這是由于坯料固態(tài)擠出前的加熱保溫過程完善了晶體結構和坯料在口模中拉伸引起大分子鏈取向誘發(fā)了分子結晶引起的。 本文還就固態(tài)擠出的兩個工藝參數擠出溫度和口模拉伸比進行了研究。

4、研究表明，擠出溫度和口模拉伸比對擠出過程的壓力波動都有著影響，擠出溫度降低和口模拉伸比增大均有利于減少壓力波動帶來的影響。另外，擠出溫度的提高有利于制品結晶度的提高，但同時擠出溫度的提高也帶來分子鏈柔順性的提高，這使得熔融焓隨溫度的變化曲線呈現先增后降的趨勢?？谀＠毂葘χ破窡嵝阅艿挠绊戄^復雜，熔點和熔融焓最高點的出現不在同一個口模拉伸比值上，推測這與固態(tài)擠出復雜的形變過程有關。拉伸初期，在拉伸應力的作用下，晶粒尺寸下降，透明度提高，隨