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石油化工应用 巧 年 第 期
丫 共混体系性能及相容性研究
’
刘 义 , , 张红 , 邵月君 , 陆青乡’ , 李景云
中国石油兰州石化会司石 油化工研究院 心团 , 中国石 油兰 州石油化工公司技术质 部 , 甘南兰州 口汉刃
西南民族大学 , 云南昆明 又 , 中国石 油 兰州石 油化工公司研究院 〕汉刃
摘 要 使用双螺杆挤出机制备来丙稀 线性低密度未 乙烯 共混物 , 通过 、 等手段判断了 共泥
体系的相容性 , 使用常规物理机械方法浏定了共泥物的物理机械 。 结果
明 是热力学上完全不相容的体 系 , 但是 , 垂
于结构和性质上的相似 , 该共泥体系通过机械萝切共混可以达到一定的相容性 。 当 二 一 时 , 能明显
改善 的脆性大 , 同时 , 改善 刀 的加工性 、力学性能及封热性能。
关健词 聚丙烯 线性低密度果乙烯 相容性 性能
中图分类号 文狱标识码 文章编号 一 拓 一 一 以科
聚丙烯自工业化以来 , 由于原料丰富 , 合成工艺简
便 , 价格低廉 , 发展迅速 , 已成为产量最大的通用塑料
品种之一 。 具有优良的刚性 、热变形温度高 、易成
型加工 、电绝缘性和卓越的耐折叠性 。 因而广泛地应
用于工业制品 、 日用品 、包装薄膜 、纤维 、涂料等领域 。
但 也存在韧性差 、对缺口敏感 、不耐磨 、成型收缩率
大等缺点 。
线性低密度聚乙烯是 世纪 年代开发成功的
乙烯与 一 烯烃的共聚物 , 其分子呈线型结构 。 目前 ,
应用到薄膜 、模塑 、管材和电线电缆等领域中 。
但是由于其分子链的线性结构 , 使得 是一种剪
切变硬的高分子流体 , 给成型加工造成相当的难度 。
通过共混不同聚烯烃树脂 , 在性能上优势互补 , 消
除各单一组分聚合物性能上的缺点 , 获得综合性能优
越的
。 比较 和 的性能 , 的刚性 、耐热
性 、硬度均优于 , 而柔韧性不如 。
共混可 以显著改善 的脆性大 , 韧性不足 , 提高
的加工性能
、力学性能 、耐热性能 , 扩展两种树
脂的应用领域 。
实验部分
原料 即 , 皿 二 扩 而
, 兰州石化
公司 从
, 留 而 , 兰州石
化公司 。
主要仪器设备 双螺杆挤出机 甲 二 , 二
德国 玩 公司 差示扫描量热仪 , ,
美国 公司 电子拉力机 , 英 国
公司 维卡热变形仪 一 熔融指数
温度仪 团币 一 的 , 意大利 公司 悬
臂梁冲击仪 一 , 承德金健检测仪器公司 密
度梯 度柱 , 意 大 利 公 司 , 月五
刃 , 美国 公司 。 转矩流变仪 , 哈克
, 热电公司 。
试验工艺路线
匣亘亚卜亘哑 一匾盛亘亘亘团
上
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收稿 日期 二 拓 一 一
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石油化工应用 年 第 期
、
即二 旧旧
器刁己还乞遏卫。从。省互
性能测试
相对分子质量 将 、 树脂粒溶于流动
相邻二抓苯溶剂中 , 将溶液注人色谱柱中进行试验 , 测
定温度为 ℃ 。
熔点 在氮气气氛保护下 , 以 ℃ 的升温
速率从 ℃升温至 ℃直至树脂粒熔化 。
冲击性能 , 按 一 测试 拉伸性能 , 按
少 一 一 测试 弯曲性能 , 按 一 测
试 维卡软化点 按 一 仪旧 测试 熔体流动速
率 , 按 竹 一 口以 测试 密度 , 按
一 测试
,
流变性能测试 , 称取样品 加人转矩流变仪
的密炼室中 , 测试不同比例的 合金的扭矩
随转速的变化情况 。
刊以口工理旧仍脚淘
结果与讨论
图 共混体 系质童比对育曲性能的影响
当共混比例 时 , 共混物的拉伸屈服强度最高 , 达
到 。 是 树脂屈服强度 的
倍 , 是 的 巧 倍 , 显著地提高了 的
拉伸屈服强度 。
共混体系物理机械性能
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图 共混体系质贡比对冲击强度的形响
共混体系冲击强度 由图 表明 刀 悬
臂梁冲击强度随共混物质量比逐渐升高而后降低 , 纯
的冲击强度是科 , 而 树脂冲击强度 。
当 , 共混组成 质量比 是 时 , 共混物的
冲击强度达到了 , 是 树脂冲击强度的
倍 , 是 刀 的 倍 。 显著地改变了 的脆
性大的问题 。
共 混体 系拉伸性能 由图 表明 穿
拉伸屈服强度随共混物质量 比先升高而后迅速降低 ,
图 丫 共混体系质童比对育曲性能的影响
共混体 系弯曲性能 由图 表明
弯曲强度和弯曲弹性模量随共混物质量比升高逐渐降
低 , 由于 相对于 刚性较低 , 是较柔软的材
料 , 加入 后 , 可 以明显改善 的刚性 , 提高弯
曲强度和弯曲弹性模量 。
共混体 系维卡软化点 由图 表明
维卡软化点随共混物质量 比升高逐渐降低 , 这一点与
弯曲强度的分析一致 。
共混体系加工流变性能 由图 可以看出随着
含量的增加 , 共混体系的扭矩逐渐增加 。 在
二 时 , 出现一个飞跃 , 在 时 , 曲
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石 油化工应用 拓 年 第 期
式中 △ 一 吉布斯混合自由能 一 气体常数
一 绝对温度 , 一 组分 的摩尔分数 飞 一 组分 的摩
尔分数 中 , 一 组分 的体积分数 中 一 组分 的体积分
数 , 一 组分 和 的 勿 一 卿 相互作用参数 。
由式 可以得到判断聚合物共混体系相容性的
临界条件 ’〕
。 一
,月 、 一 优
式中 。 一 临界 一 , 相互作用参数 , ,
、 一 组分 和 的相对分子质量
根据公式 可 以判断 , 只有当共混体系的 为
,
。时 , 两种聚合物才有可能在某些组成范围内形成均
相混容物 , 而当 。时 , 则体系在任何组成下都不
能形成均相共混物 。 测试的相对分子质量 沪
, 即 。 由 式计算得出临界
叮 一 相互作用参数 , 。 二 一 ’。
聚合物共混体系 日 一 爵 和互作用参数和
溶解度参数之间的关系可近似表示为 ‘
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图 刀 共混体系质女比维卡耐热温度的影响
, , 一 ’
一 聚合物 ,
目口卜
式中 , 一 组分 摩尔体积 , ,
的溶解度参数 , 右。 二 , 吕 二
· 。
,
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,
沁 ’‘ 一 由 式可得 当 , , 二
·
鑫 , 。
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一 。 因此 是热力学很难相容的 。
图 共混体系扭拒随 含 的变化 近年来 , 发现了许多完全不相容的高聚
线增加迅速增加 , 当在二者之间时 , 曲线 出现一个平 物共混体系 , 这类共混体系中存在着特殊的相互作用 ,
台 , 变化平缓 。 这为加工带来好处 。 这是因为由于 压 使得这样的共混体系有一定的相容性〔’
。 是丙稀
是切力变硬的流体 , 而 是一种典型的切力变稀 的均聚物 , 因此存在大量的叔碳 , 而 切 是一种乙
假塑性流体 , 并且在不同的阶段表现为 即 或者 烯和 一 烯烃共聚物 , 因此 , 它也含有一定量的叔碳原
起主导作用 , 因此表现为以上情况 。 子 。 根据这一点表明 和 玩 在结构和性质上的
相容性 相似性 , 根据文献 〔 〕, 和 的表面张力分别
根据 爵 一 呵 方程判定 相容性对聚 为 、
一 ’ , 一 、 一 , , 表面张力 分
合物共混物而言十分重要 。 作为增韧的聚合物共混体 接近 , 当采取强制机械剪切混合时 , 不断地产生 和
系 , 希望两相结构呈现微相分离的非均匀结构 , 在形成 刀 新的接触面 , 可以借助于其表面上
分散相的同时 , 基体与分散相之间又有良好的粘接 , 有 的引力相互吸引 , 从而形成均匀的混合共混物体系 。
利于应力的传递 , 提高增韧的效果 。 根据 列。汀 一 结晶聚合物共混体系的相容性 比较复杂 , 表 是
咖。格子理论模型
, 对于二元聚合物共混体系 , 可以表 在不同质量配比条件下 , 测得的不同相的熔
达为如下形式 , 点 。 从表 可见 , 质量配比在 与
刁 【 , 翻 中、 伍 中 中 〕 的范围内 , 的熔点有明显的变化 , 而
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石 油化工应用 年 第 期
质量配比在 与 的范围内 , 的熔点也有 系有一定的相容性 , 但 即 与 刀 的质量配比相近
明显的变化 , 说明以 、 各自为主体时 , 共混体 时 , 共混体系几乎不相容 。
表 尸 共混体系熔点
【 〕
熔点 ℃
熔点 ℃
〔 〕
熔点 ℃
熔点 ℃
之
,
结论
质量配比在 与 的范围
内 , 能获得拉伸屈服强度 、 冲击强度 、 弯曲强度等综合
性能优良的共棍材料
, 质量配 比在 时 , 扭矩迅速增
加 , 出现一个飞跃 , 有利于加工应用
从 共混体系在热力学上是完全不相容
的体系 , 通过适当的机械剪切共混 , 质量配
比在 与 、 与 的范围内 , 共混体
系有一定的相容性 , 且共混体系可 以取得性能上的优
缺互补 。
参考文献
【门 利帕托夫 聚合物物理化学手册 , 第一卷 , 采合物溶
液与混合物的性质〔 〕北京 中国石化出版杜
〔 何曼君 高分子物理 「 上海复旦大学出版社
〔 〕 」佣 聚合物科学与工程第二版〔 〕能京 化学
工业 出版社 ,
〔 〕 吴培熙 , 张留城 聚合物共泥改性〔 北京 中国枉工业
出版社 ,
〕 杨其 , 田纤春 , 毛益民等 共混体系的相容性及
结晶行为【 高分子材料科学与工程 , 抖 , 巧
作者简介 刘义 一 , 男 , 辽 宁省盖州市人 , 助理工租师 , 发
表论文 篇 , 主要从事聚 乙烃树脂新产品开发应用及产品的研
究工作
址
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胡 一 范扩
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