高密度聚乙烯/超高分子量聚乙烯共混体系动态流变学行为研究

摘要

聚合物动态流变学是研究聚合物结构与流变行为关系的有效方法,特别是对聚合物多相体系,其形态结构的演化过程可以通过动态流变学方法有效地考察。
　　近年来,对聚烯烃(主要指聚乙烯)共混体系动态流变学,多集中在共混体系的热流变行为与相行为的关系研究上,对于加工过程中,体系相形态的转变及其与流变学行为关系缺少必要的研究。本文拟以高密度聚乙烯/超高分子量聚乙烯(HDPE/UHMWPE)共混体系为模型,重点讨论动力学因素,包括加工温度、剪切速率、填料含量等,对体系动态流变学行为的影响,并在此基础上对体系形态结构的演化作出推断。
　　研究表明,在UHMWPE含量为10wt％的情况下,HDPE/UHMWPE体系,加工温度和剪切速率的改变使得体系动态流变学行为发生明显的变化,且剪切速率引起的变化更为显著。主要表现在:随着剪切速率的提高,体系应变扫描线性黏弹性区间缩小,储能模量提高。动态频率扫描中,低频区的储能模量和损耗模量均明显提高,高频区则相互重叠在一起,二者交点也向低频方向偏移;低频区间的tanδ逐渐向1靠近,表明体系储能模量与损耗模量在提高的过程中,储能模量的提高程度比损耗模量大;低频区复数黏度逐渐提高,表明体系分子流动性变差。此外,等温时间扫描结果表明,体系结晶诱导时间缩短,结晶过程加快,结晶最终模量发生改变。以上结果表明体系的弹性和黏性逐渐增强,但弹性增加的程度更大,体系流变行从liquid-like向solid-like行为转变。
　　对于HDPE/UHMWPE体系,UHMWPE含量为4wt%时,加工参数的改变对体系动态流变学行为没有明显影响。但碳酸钙(CaCO3)的加入却引起体系动态流变学行为显著的改变,表现为:频率扫描过程储能模量和损耗模量随着剪切速率的增大在低频区逐渐提高,体系动态流变学行从liquid-like向solid-like行为转变,等温结晶过程加快,应力松弛时间缩短。
　　这类特殊的流变行为与UHMWPE颗粒在加工过程中形态的转变有密切关系。

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第1章 绪论

1.1 流变学概述

1.2 聚合物熔体流动模式及其数学处理方法

1.2.1 简单剪切流动

1.2.2 小振幅振动剪切流动

1.2.3 瞬态剪切流动

1.2.4 拉伸流动

1.3 动态流变学测试方法

1.3.1 测量工具

1.3.2 测试模式

1.4 聚合物多相体系线性黏弹性

1.4.1 线性黏弹性理论

1.4.2 乳液模型

1.5 聚乙烯多相体系动态流变学研究进展

1.6 本论文研究主要内容

第2章 HDPE/UHMWPE体系动态流变学行为研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验原料及设备

2.2.2 试样制备

2.2.3 性能测试

2.3 结果与讨论

2.3.1 应变扫描

2.3.2 频率扫描

2.3.3 应力松弛

2.3.4 时间扫描

2.3.5 形态结构演化分析

2.4 本章小结

第3章 HDPE/UHMWPE/CaCO3体系动态流变学行为研究

3.1 前言

3.2 实验部分

3.2.1 实验原料及设备

3.2.2 试样制备

3.2.3 性能测试

3.3 结果与讨论

3.3.1 频率扫描

3.3.2 应力松弛

3.3.3 时间扫描

3.3.4 形态结构演化分析

3.4 本章小结

第4章 全文总结

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文