力化學(xué)反應(yīng)器制備PP-PS的共混材料及其計(jì)算機(jī)分子模擬的研究.pdf

1、科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，單一材料的性能和使用條件已經(jīng)不能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)生活所需，由于聚合物共混材料能夠取長(zhǎng)補(bǔ)短，使得共混材料的綜合性能優(yōu)于原單一材料而滿(mǎn)足各種不同的需求，因此，聚合物共混材料也越來(lái)越受到科研學(xué)者的關(guān)注。聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS）是現(xiàn)如今五大通用塑料中使用較為廣泛的兩種塑料。由于其兩者自身性質(zhì)使用的有限性，需要將二者共混使其達(dá)到人們所需的性能。本文的內(nèi)容包括仿真模擬和實(shí)驗(yàn)兩方面對(duì)PP/PS二元共混和PP/PS/PP-g-

2、MAH三元共混進(jìn)行研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括⑴利用Materials Studio軟件中的分子動(dòng)力學(xué)模塊，通過(guò)建立分子鏈、幾何優(yōu)化、退火、動(dòng)力學(xué)計(jì)算及機(jī)械性質(zhì)的模擬，對(duì)PP和PS單胞模型進(jìn)行了力學(xué)性能仿真。根據(jù)剛度矩陣和柔度矩陣，計(jì)算出 PP和PS的楊氏模量、剪切模量、體積模量和泊松比等力學(xué)性質(zhì)。⑵采用DPD模塊對(duì) PP/PS二元共混體系進(jìn)行了仿真模擬。分析其相態(tài)圖及等密度圖。同樣，利用DPD模塊對(duì)PP/PS/PP-g-MAH

3、三元共混體系進(jìn)行了仿真模擬，在時(shí)間步長(zhǎng)為20萬(wàn)步時(shí)，得出當(dāng)PP/PS/PP-g-MAH比例為90/10/3時(shí)，體系的相容效果是最好的，同樣和實(shí)驗(yàn)結(jié)果也是吻合的。為了研究時(shí)間步長(zhǎng)對(duì)共混體系的影響，又仿真模擬了一組時(shí)間步長(zhǎng)為40萬(wàn)步的體系，比較分析兩組相形態(tài)圖。⑶當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速為50r/min時(shí)，PP/PS配比為90/10時(shí)共混材料的綜合力學(xué)性能最好。在不同轉(zhuǎn)速不同配比的條件下制備相容劑 PP-g-MAH，得出螺桿轉(zhuǎn)速為80r/min、PP/M

4、AH/DCP含量為100/3/0.3時(shí)制得的相容劑 PP-g-MAH接枝率最高。通過(guò)力學(xué)性能測(cè)試，在 PP/PS/PP-g-MAH比例設(shè)定為90/10/3時(shí)，得出當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速為50r/min時(shí)，PP/PS/PP-g-MAH三元共混材料的綜合力學(xué)性能是最好的。⑷考慮到增加螺桿的剪切作用，對(duì)螺桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)最大剪切速率、最大剪切應(yīng)力、最大混合指數(shù)和累積停留時(shí)間四個(gè)參數(shù)的考量，發(fā)現(xiàn)當(dāng)螺棱斷面梯形底角角度為60o、螺棱斷面凹槽為1.5