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硫酸钙晶须填充聚乙烯体系的动态流变与结晶行为研究

作　者: 张瑜
导　师: 邹晓轩
学　校: 湘潭大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 硫酸钙晶须流变行为似固体行为剪切变稀粘流活化能
分类号: O614.231
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文选择了不同分子链结构类型的聚乙烯(HDPE、mPE、LLDPE、LDPE)作为基体与硫酸钙晶须(CSW)熔融共混制备了聚乙烯(PE)/硫酸钙晶须(CSW)复合材料，研究了晶须含量及聚乙烯分子链结构的差异对填充体系Payne效应、似固体行为、剪切变稀行为的影响及粘度的温度依赖性；利用扫描电镜对聚乙烯填充体系试样断面的微观形态进行了观察表征，并采用DSC对复合试样的熔融与结晶行为进行了研究。PE/CSW复合体系的动态流变实验结果表明：HDPE/CSW、mPE/CSW、LLDPE/CSW和LDPE-1/CSW体系分别在晶须的体积百分含量Φ达到一定值时会出现Payne效应和流变的逾渗现象：在动态应变扫描中储能模量随着应变的增大出现大幅降低，在动态频率扫描中出现了模量的第二平台，表现出似固体行为特征。只有在LDPE-2/CSW体系中没有观察到Payne效应和逾渗现象。实验发现，体系动态流变测试中表征似固体行为的填料临界浓度ΦC与出现Payne效应时体系的填料临界浓度ΦP近似相等。对填充体系的剪切变稀行为的研究表明：在低频区域，mPE/CSW和LLDPE/CSW体系中当晶须含量大于15vol%的试样才出现显著的剪切变稀行为；LDPE-1/CSW及LDPE-2/CSW体系的所有试样在测试中都表现出明显的剪切变稀行为，且随着晶须含量的增大，LDPE-1/CSW体系复数粘度随频率的增大而减小的现象比LDPE-2/CSW体系更加显著。对体系粘度-温度依赖性的研究结果表明：在晶须体积含量达到15vol%之前，各复填充体系的粘流活化能随着晶须含量的增大而降低；当晶须含量大于15vol%后，各填充体系的粘流活化能则随着晶须含量的增大而快速增大。本文对复合体系试样断面的微观形态进行了观察，结果表明：HDPE/CSW、mPE/CSW及LLDPE/CSW体系试样中，晶须与聚合物之间有明显的相界面，晶须之间相互团聚，且形成晶须束；在LDPE-1/CSW和LDPE-2/CSW体系试样中，晶须与聚合物之间没有相界面，说明晶须与聚合物相容性较好。LDPE-1/CSW体系中晶须间存在一定的团聚现象；LDPE-2/CSW体系中晶须沿着同一方向高度取向，且晶须表面都被聚乙烯紧紧包覆，晶须之间没有形成团聚结构。PE/CSW体系的熔融与结晶行为的研究结果表明：当加入5vol%晶须之后，各填充体系的熔点均略有提高；当晶须含量大于5vol%后，熔点降低。HDPE的结晶度因晶须的加入而降低，而mPE和LLDPE的结晶度会因少量晶须的加入提高。晶须对LDPE-1/CSW体系的熔融及结晶行为影响都不大。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第1章绪论  9-19
  1.1 动态流变方法  9-11
    1.1.1 流变简介  9
    1.1.2 流变的实验测试方法  9-10
    1.1.3 动态流变相关参数  10-11
  1.2 聚乙烯及其填充改性  11-16
    1.2.1 聚乙烯结构与分类  11-12
    1.2.2 聚乙烯的填充改性应用  12-16
  1.3 增强新材料——晶须  16-18
    1.3.1 晶须的性能  16
    1.3.2 晶须的分类  16
    1.3.3 硫酸钙晶须的应用  16-18
  1.4 论文研究的意义及内容  18-19
    1.4.1 课题研究的目的及意义  18
    1.4.2 课题研究的内容  18-19
第2章 PE/CSW 复合体系动态流变性能研究  19-36
  2.1 前言  19
  2.2 实验部分  19-21
    2.2.1 实验原料及设备  19-20
    2.2.2 硫酸钙晶须的处理及样品的制备  20
    2.2.3 流变测试  20-21
  2.3 基体树脂及晶须的表征  21-23
    2.3.1 末端区的储能模量-频率依赖关系  21-22
    2.3.2 粘度-频率依赖关系  22
    2.3.3 粘流活化能  22-23
    2.3.4 硫酸钙晶须的电镜图片  23
  2.4 结果与讨论  23-34
    2.4.1 PE/CSW 复合体系的 Payne 效应  23-26
    2.4.2 PE/CSW 复合体系的似固体行为  26-29
    2.4.3 PE/CSW 复合体系的剪切变稀行为  29-32
    2.4.4 PE/CSW 复合体系粘度的温度依赖性  32-34
  2.5 本章小结  34-36
第3章 PE/CSW 体系的微观形态及熔融与结晶行为研究  36-46
  3.1 前言  36
  3.2 实验部分  36
    3.2.1 样品制备  36
    3.2.2 测试方法  36
  3.3 PE/CSW 复合体系微观形态  36-38
  3.4 PE/CSW 复合体系的熔融与结晶行为  38-44
    3.4.1 PE/CSW 复合体系的熔融行为  38-42
    3.4.2 PE/CSW 复合体系的结晶行为  42-44
  3.5 本章小结  44-46
第4章全文总结  46-47
参考文献  47-52
致谢  52-53
攻读硕士学位期间发表或待发表的论文  53

硫酸钙晶须填充聚乙烯体系的动态流变与结晶行为研究

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