在线熔体强度仪设计和高熔体强度聚丙烯研究

摘要

设计制造了能够在挤出反应制备高熔体强度聚丙烯的过程中在线测量出挤出产物的熔体力值的熔体强度测量仪。通过大量详实的试验，确定了该熔体强度仪的各项使用参数；又与文献中使用的熔体流动速率测定法和熔垂法进行了试验比较，发现在线熔体强度仪测量挤出产物的熔体力值变化趋势与这两种测量法完全一致，且具有测出的熔体力值变化范围大、数据稳定可靠、仪器反应灵敏、相对误差较小、可以直接测量读数的特点；而使用传统熔体流动速率仪测定法和熔垂法的测试结果都具有原始测量数值相差很小、相对误差较大、测量时间长的特点。
　　为了配合挤出反应实验过程中排出挥发的有毒有害气体，又设计制造了可移动式排风机，通过调试和使用验证，达到了使用要求。
　　分别使用普通单螺杆挤出机和反应挤出机，系统研究了挤出反应制备高熔体强度聚丙烯实验过程，并使用自主设计的熔体强度仪在线测量挤出反应产物的熔体强度变化规律，同时对挤出产物进行传统的熔体流动速率间接测定法和熔垂法测量，对实验结果进行对比。试验对比了各种挤出反应引发剂，例如过氧化二异丙苯（DCP）、过氧化二苯甲酰（BPO）、偶氮二异丁腈（AIBN）、二叔丁基过氧化物（DTBP）和2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷(简称双25)以及两种可能的微交联反应助剂，即二乙烯基苯（DVB）、季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）制备实验产物的效果。通过大量的实验研究发现，DCP是该挤出反应的最佳引发剂，DVB是最佳微交联剂；使用反应挤出机时，封闭排气口时使用效果好于打开排气口的情况；而使用单螺杆挤出机的使用效果好于反应挤出机。
　　通过系统研究挤出反应制备高熔体强度聚丙烯的配方和工艺条件，发现最佳的配方为：DCP用量0.04%，DVB用量0.5%，最佳工艺条件：挤出机加工温度160、180、190、190、180℃，螺杆转速50rpm，牵引机牵引速度5.8cm/s。此条件下制备的高熔体强度聚丙烯的熔体强度达到10.5Kpa.s，熔体力值达到180g，都是原料PP的5倍多。
　　对制备的高熔体强度聚丙烯进行了表征测试，发现制备产物中含有少量由于长链支化交联反应而产生的凝胶，但不会影响产物的加工性能；红外光谱分析表明产物较原料并没有本质变化；DSC表明产物结晶度和结晶温度都有所提高，维卡软化点测试表明产物的耐热温度提高，广角X射线衍射分析表明产物中产生了β晶型的PP，力学性能测试表明产物的拉伸强度和和冲击强度都比原料有所提高。

目录

声明

引言

1 文献综述

1.1 聚丙烯和高熔体强度聚丙烯

1.2 高熔体强度聚丙烯的结构与性能

1.3 高熔体强度聚丙烯的制备方法

1.4 熔体强度的测试方法

1.5 高熔体强度聚丙烯的应用领域

1.6 本论文的研究内容、目的及创新点

2 实验部分

2.1 原料和试剂

2.2 仪器和设备

2.3 母料和预混料的制备

2.4 反应挤出制备高熔体强度聚丙烯

2.5 熔体流动速率的测定

2.6 熔体强度(MS)的计算

2.7 熔垂值的测定

2.8 在线熔体强度仪测定挤出产物熔体力

2.9 红外光谱分析

2.10 凝胶含量的测定

2.11 DSC谱图分析

2.12 广角X射线分析

2.13 维卡软化点的测定

2.14 注塑制样

2.15 产物力学性能测试

3 结果与讨论

3.1 在线熔体强度仪的设计制造

3.2 移动排风机的设计制造

3.3 使用在线熔体强度仪测量熔体强度的研究

3.4 挤出工艺参数对反应物熔体强度的影响

3.5 使用不同种类的挤出机制备高熔体强度聚丙烯

3.6 交联剂和引发剂的选择

3.7 产物的凝胶含量测定和挤出反应机理

3.8 挤出反应产物的表征

3.9 反应挤出产物的力学性能

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢