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聚丙烯原位微纤化共混物流场—形态—流变性能的研究

作　者: 伍雄俊
导　师: 黄汉雄
学　校: 华南理工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 聚丙烯聚丁二酸丁二醇酯低密度聚乙烯原位微纤化流场形态流变性能
分类号: TQ320.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

原位微纤化作为一种重要的提高聚合物共混物力学性能的方法而受到广泛的关注。本文通过在单螺杆挤出机中引入不同的加工流场,挤出制备聚丁二酸丁二醇酯(PBS)/聚丙烯(PP)和低密度聚乙烯(LDPE)/PP两种原位微纤化共混物,研究流场-分散相形态-动态流变性能三者之间的关系。采用单螺杆挤出机配备狭缝机头(主要施加剪切流场)制备PBS/PP(85/15)原位微纤化共混物。研究发现,随加工温度的降低,分散相液滴的平均直径和数量减小,分散相纤维的平均直径减小、数量增多;随螺杆转速的提高,分散相纤维的平均直径减小、数量增多。当机头温度170℃和螺杆转速80rpm时,形成的PP纤维的平均直径最小,为2.98μm。采用普通和交替螺杆挤出机(分别主要施加剪切和混沌混炼流场),以沿程取样的方式制备PBS/PP(85/15)共混物。研究发现,后者制备的PBS/PP共混物中分散相纤维的平均直径较小,分散相液滴的分散指数较高、分维数较低。螺杆转速的提高可以明显地降低分散相液滴和纤维的平均直径。随分散相纤维含量的增加,PBS/PP共混物的复数黏度、储能模量和损耗模量增加。螺杆转速50rpm时,靠近交替螺杆挤出机出口处制备的PBS/PP共混物的储能模量-频率和损耗模量-频率关系曲线在低频区表现出“类固”响应,表明分散相PP形成了网状结构。采用多边螺槽对流式单螺杆挤出机(主要施加混沌混炼流场)与单螺杆挤出机串联的方法,制备LDPE/PP(90/10、80/20和70/30)共混物。研究发现,PP含量为10wt%时,分散相主要呈液滴状,没有形成纤维;PP含量为20wt%时,形成的分散相纤维平均直径为1.98μm;PP含量为30wt%时,分散相纤维的平均直径最小,为0.69μm。时-温叠加曲线表明,LDPE/PP共混物中没有发生相分离;Han曲线表明,随PP含量的增加,LDPE/PP共混物中分散相PP的尺寸均匀性变差。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-23
  1.1 共混物相形态演变理论基础  11-15
    1.1.1 共混初期破碎理论  11-12
    1.1.2 共混中期分散理论  12-13
    1.1.3 共混后期凝聚理论  13-15
  1.2 原位微纤化共混物的研究现状概述  15-21
    1.2.1 原位微纤化共混物的制备  15-16
    1.2.2 影响微纤化共混物形态与性能的主要因素  16-21
  1.3 聚丁二酸丁二醇酯简介  21-22
  1.4 本论文的研究内容和意义  22
  1.5 本章小结  22-23
第二章实验原料、设备及方法  23-26
  2.1 原料  23
  2.2 设备  23
  2.3 样品制备  23-24
    2.3.1 单螺杆挤出机制备PBS/PP 共混物  23-24
    2.3.2 挤出机沿程取样制备PBS/PP 原位微纤化共混物  24
  2.4 流变性能测试  24-25
    2.4.1 动态黏弹流变性能测试  24-25
    2.4.2 剪切流变性能测试  25
  2.5 相形态  25-26
第三章 PBS/PP 挤出物的相形态和流变性能  26-36
  3.1 加工温度的影响  26-31
    3.1.1 分散相形态  26-29
    3.1.2 流变性能  29-31
  3.2 螺杆转速的影响  31-34
    3.2.1 分散相形态  31-33
    3.2.2 流变性能  33-34
  3.3 本章小结  34-36
第四章挤出机沿程PBS/PP 共混物的相形态和流变性能  36-62
  4.1 螺杆结构  36-37
  4.2 普通螺杆挤出机的影响  37-46
    4.2.1 螺杆转速对共混物相形态的影响  37-42
    4.2.2 螺杆转速对共混物流变性能的影响  42-46
  4.3 交替螺杆挤出机的影响  46-56
    4.3.1 螺杆转速对共混物相形态的影响  46-49
    4.3.2 螺杆转速对共混物流变性能的影响  49-56
  4.4 普通和交替螺杆挤出机对共混物相形态影响的比较  56-61
    4.4.1 分散相液滴直径分布  56-57
    4.4.2 分散指数  57-58
    4.4.3 分散相界面面积  58-59
    4.4.4 分形维数  59-61
  4.5 本章小结  61-62
第五章多边螺槽对流式螺杆挤出机沿程LDPE/PP 共混物的相形态和流变性能  62-75
  5.1 螺杆结构和样品制备  62-63
    5.1.1 螺杆结构  62-63
    5.1.2 样品制备  63
  5.2 组分比对LDPE/PP 共混物相形态的影响  63-68
  5.3 LDPE/PP 微纤化共混物的流变性能  68-74
  5.4 本章小结  74-75
结论  75-76
参考文献  76-82
攻读硕士学位期间发表的学术论文  82-83
致谢  83

聚丙烯原位微纤化共混物流场—形态—流变性能的研究

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