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原位成纤技术是改善聚烯烃材料性能简单而有效的方法,近年来受到国内外学者的广泛关注。而利用聚合物微纳层叠共挤技术制备原位成纤复合材料是近年发展起来的前沿新技术,它在倍增器的多次剪切拉伸作用下,分散相的尺寸会大幅减小,形态会由球状向纤维状转变,制备的原位成纤复合材料的纤维直径更小,对聚烯烃类材料的性能改善更加明显。 本文首先通过“双螺杆挤出预混-微纳层叠共挤-注塑”制备了PET/iPP、PET/PP-g-GMA/iPP原位成纤复合材料,为了对比起见,通过“双螺杆挤出预混-注塑”制备了相应的普通共混物。主要研究了两种加工工艺,PET含量以及增容作用对PET形态、复合材料的耐热性能、拉伸强度、缺口冲击强度、流变性能和发泡性能的影响。 结果表明:1)采用微纳层叠共挤装置制备的PET/iPP原位成纤复合材料中,PET形成了大量的纤维,直径为0.12-4.12μm,纤维与基体的界面清晰,相容性较差,而普通共混物中,PET在iPP中呈球状或椭圆状分布,粒径的尺寸分布较宽。在PET含量为20(wt)%时,PET/iPP原位成纤复合材料的维卡软化温度和拉伸强度较普通共混物分别提高了约10%和30%,但冲击强度随提高不大。2)采用PP-g-GMA对PET/iPP进行增容,制备的PET/PP-g-GMA/iPP原位成纤复合材料中,PP-g-GMA含量为7(wt)%时,PET纤维直径为0.03~0.52μm,与未增容试样相比,纤维直径减小了约4倍,在PET/PP-g-GMA/PP普通共混物中,PET仍为球状或椭圆状分布。维卡软化温度较未增容试样提高了约10%、拉伸强度提高了约20%、冲击强度提高了约50%,通过微纳层叠共技技术能够得到使用性能的优良的复合材料。 其次,对PET/PP-g-GMA/iPP原位成纤复合材料的流变性能和发泡性能进行了研究。结果表明,PET/PP-g-GMA/iPP原位成纤复合材料表现出明显的“应变硬化”现象,发泡样条的泡孔的直径约为41μm。与普通共混发泡样品相比,PET/PP-g-GMA/iPP原位成纤发泡样品的泡孔直径减小了约30%、最大泡孔密度增加了约100%、拉伸强度提高了约10%、缺口冲击强度提高了80%,所以,采用原位成纤技术能够改善iPP的发泡性能。 最后,用HDPE代替iPP,采用类似的方法制备了PET/HDPE和PET/PE-g-MAH/HDPE原位成纤复合材料和普通共混物。结果表明:1)PET/HDPE原位成纤复合材料中形成了大量的PET纤维,直径为1.82-4.25μm,并沿挤出方向排列,PET/HDPE普通共混物中PET呈球状或椭圆状分布。与普通共混物相比,PET/HDPE原位成纤复合材料的维卡软化温度和拉伸强度提高了4%和15%,缺口冲击强度降低。2)采用PE-g-MAH对PET/HDPE进行增容,得到的PET/PE-g-MAH/HDPE原位成纤复合材料中,HDPE品片紧密的包裹在PET纤维表面。与未增容试样相比,PET/PE-g-MAH/HDPE原位成纤复合材料的维卡软化温度和冲击强度分别提高了5%和300%,PE-g-MAH对PET/HDPE起到了良好的增容作用。