双峰/单峰高密度聚乙烯共混物的动态流变行为

使用旋转流变仪研究了一种双峰高密度聚乙烯(HDPE)和单峰HDPE共混物在熔融状态下的动态流变行为,探讨了共混物的动态流变行为随不同组分含量、温度以及角频率的变化规律,并分析了共混物的相容性。结果表明:随着角频率的增加,双峰HDPE、单峰HDPE及其共混物熔体的复数黏度均呈现下降趋势,表现出假塑性流体的剪切变稀行为。共混物的零剪切黏度随单峰HDPE质量分数的升高出现了正偏差。所有样品的时温叠加主曲线在低频区未出现特殊的黏弹松弛行为,Cole-Cole曲线变化趋势一致,未出现相分离特征,说明双峰HDPE与单峰HDPE之间具有较好的相容性。     

在复合力场中诱导体系挤出温度对管材的影响

研究了145～160℃挤出温度下在复合应力场中挤出添加高相对分子质量聚乙烯(HMWPE)质量分数为6%的高密度聚乙烯(HDPE)诱导体系管材的力学性能与微观结构.结果表明,存在一个最佳剪切应力场温度,使得诱导形成的串晶结构能够被很好地保存下来,这时晶片较厚,结晶度最大,管材在该温度下获得最佳力学性能.诱导体系的最佳剪切诱导结晶温度是150℃,若温度过高,由于解取向,力学性能提高幅度小.     

近熔点挤出HDPE片材结晶结构的研究

通过挤出工艺制备了高密度聚乙烯(HDPE)片材,并用二维广角X射线衍射(2D-WAXD)、二维小角X射线散射(2D-SAXS)和差示扫描量热法(DSC)研究了挤出温度和螺杆转速对HDPE挤出片材微观结构的影响。结果表明:在近熔点条件下,HDPE中残存的局部有序结构在微弱的剪切作用下并没有促使片材取向,但是结晶度、长周期和片晶厚度均有所增加。这主要是因为残存的局部有序结构不仅能够加快熔体的结晶动力学进程,还能使结晶起始时间提前,从而使HDPE熔体有更长的时间进一步结晶,进而得到了更完善的晶体。另外,在相同挤出温度下,结晶度、长周期和片晶厚度均随螺杆转速的增加而减小,这归因于熔体在料筒中的剪切时间变短。     

小中空容器专用双峰HDPE HD5503GA的结构与性能

采用高温凝胶色谱仪、高压毛细流变仪、差示扫描量热仪等分析了国内首个小中空容器专用双峰高密度聚乙烯(HDPE)HD5503GA的结构与性能,并与小中空容器专用进口双峰HDPE及国产单峰HDPE进行了比较。结果表明:HD5503GA具有加工性能好、相对分子质量分布宽、耐环境应力开裂性好及刚性强的特点,其耐环境应力开裂时间是国产单峰HDPE的16.00倍,是进口双峰HDPE的1.75倍,刚性较国产单峰HDPE高57%以上,与进口双峰HDPE相当;与国产单峰HDPE相比,可降低加工温度10～20℃,且制品表面致密,印刷性好,HD5503GA的加工性与进口双峰HDPE接近,更适宜于高腐蚀性及高极性液体的包装。     

动态保压注塑成型中少量HMWPE的诱导对HDPE结晶的影响

探讨了在动态保压注射成型中少量高摩尔质量聚乙烯(HMWPE)的诱导作用对高密度聚乙烯(HDPE)结晶行为的影响.通过扫描电子显微镜(SEM)可观测到HDPE在HMWP诱导下生成了一种类似网状的串晶结构.该结构沿流动方向高度取向,垂直流动方向的片晶相互连接.实验结果证明,该结构可以同时大幅度提高试样的强度和韧性,其结构大大优于一般的串晶结构.差示扫描量热法(DSC)测试结果表明,少量HMWPE诱导的HDPE动态成型试样(B4)结晶度明显高于普通成型试样(SO)和未加高分子诱导的动态成型试样(BO).广角X射线衍射(WAXD)结果显示B4内部晶体沿着流动方向的取向度也明显高于SO和BO.本研究可得到如下结论:少量HMWPE确实能有效诱导HDPE的结晶和取向,使HDPE的结晶行为得到明显改善.     

注射成型中聚合物剪切诱导结晶行为的三维模拟

在考虑剪切导致分子链取向并升高其平衡熔点的基础上,建立了基于Nakamura方程的剪切诱导结晶动力学模型。在WLF-Cross黏度模型中引入结晶对黏度系数的影响,构建了考虑结晶的注射成型过程模型。采用改进的有限体积法对聚合物剪切诱导结晶行为进行了三维数值模拟,模拟中耦合了流动场、熔体压力、温度、诱导时间与结晶度。结果表明,本方法可清晰模拟出注射成型过程中聚合物的三维"喷泉"流动行为以及3层"皮-芯"结晶结构,同时,诱导结晶时间指数与相对结晶度的模拟结果与理论及实验结果吻合。     

HDPE管材专用树脂的流变性能

应用动态流变仪、毛细管流变仪和转矩流变仪,对新型双峰高密度聚乙烯(HDPE)管材专用树脂 6380 M进行流变性能测试分析,并与国内外相同压力等级的HDPE管材专用树脂进行比较。结果表明,6380 M的各种流变性能与进口管材专用树脂相当,而与单峰HDPE管材专用树脂相比具有弹性模量低、零切黏度低、拉伸黏度低的流变特性,从而对其加工性能产生影响。6380 M流动性好,其临界剪切速率高,但熔体强度不及单峰HDPE。     

注射成型中聚合物剪切诱导结晶行为的三维模拟

在考虑剪切导致分子链取向并升高其平衡熔点的基础上,建立了基于Nakamura方程的剪切诱导结晶动力学模型。在WLF-Cross黏度模型中引入结晶对黏度系数的影响,构建了考虑结晶的注射成型过程模型。采用改进的有限体积法对聚合物剪切诱导结晶行为进行了三维数值模拟,模拟中耦合了流动场、熔体压力、温度、诱导时间与结晶度。结果表明,本方法可清晰模拟出注射成型过程中聚合物的三维“喷泉”流动行为以及3层“皮-芯”结晶结构,同时,诱导结晶时间指数与相对结晶度的模拟结果与理论及实验结果吻合。     

HDPE微注射成型过程非等温动态结晶模拟

采用布拉本德实验仪模拟微注射成型过程，研究结晶型聚合物微注射成型过程的剪切诱导结晶。结果表明，其他工艺参数不变时，当班伯里转子转速从40r／min增加到80r／min，试样的结晶度从74．43％增大到84．36％，结晶度随着剪切速率的增加而增大，剪切速率促进剪切诱导结晶的形成；当熔体初始温度从145℃升至185℃时，试样结晶度从74．96%增大到79．43％，结晶度随着熔体初始温度的上升而增大；当剪切时间从10min增加到20min时，试样结晶度从77．48％增大到80．17％，结晶度随着剪切时间的增加而增大，剪切作用可以促进结晶。比较动态与静态DSC的实验结果，动态结晶度（79．43％）高于静态结晶度（77．48％）。在同样的热历史影响下，剪切等外力场作用会促进HDPE的结晶过程。将上述结晶过程的研究结果应用于微注射成型生产实际，可从结晶度的角度来优化微注射成型熔体温度、注射压力和注射速率等工艺参数，提高成型零件的质量。     

微型注塑POM/MoS_2复合材料微观形貌和结晶行为研究

制备了聚甲醛/二硫化钼(POM/Mo S_2)复合材料并对其进行微型注塑,考察了POM/Mo S_2微型制品的微观形貌,同时研究了注射条件对其取向和结晶行为的影响。扫描电子显微镜(SEM)和偏光显微镜(PLM)分析结果表明:POM/Mo S_2微型制品具有典型的皮芯结构,其中Mo S_2片状粒子在剪切层沿流动方向取向排列,而在芯层则呈无规排列。二维广角X射线衍射分析(2D-WAXD)和差示扫描量热分析(DSC)的结果表明:微型注塑的模具温度和注射速率对微型制品的取向和结晶行为都有较大的影响。随着模具温度的提升,相应微型注塑制品的取向程度呈下降趋势,但POM的熔点和结晶度提高;随着注射速率的提高,相应微型制品的取向程度及POM的结晶度均呈上升趋势,但POM的熔点变化不明显。     

复合应力场下挤出HDPE管材自增强的研究

用自行研制的能产生剪切和拉伸复合应力场的特殊挤出成型装置挤出HDPE管材,对管材周向、轴向力学性能进行了初步的研究。在通用级聚乙烯(DGDA6098)中添加高分子量HDPE后,发现该HDPE能够诱导DGDA6098沿应力场方向产生大分子取向和结晶,从而实现了复合应力场下管材力学性能的双向自增强。     

微纳层叠技术对线性低密度聚乙烯材料性能的影响

采用实验室自主设计的微纳层叠挤出成型设备,制备了1层、9层和81层的线性低密度聚乙烯(LLDPE)实验样品,并对不同层数的样品进行取向度、结晶度以及拉伸强度测试,主要研究了微纳层叠技术对聚合物分子链取向、结晶度以及拉伸强度的影响。实验结果表明:通过微纳层叠技术,提高了LLDPE的结晶度,9层、81层LLDPE的结晶度较1层LLDPE结晶度的38.56%分别提高到50.62%和54.42%;同时还提高了LLDPE沿挤出方向(MD)和垂直于挤出方向(TD)的取向度和拉伸强度,具有双向拉伸作用,且扭转层叠单元的使用个数越多,双向拉伸效果越明显。     

自组装成核剂TMB-5对HDPE晶体结构与结晶行为的影响

将自组装成核剂TMB-5应用于高密度聚乙烯(HDPE)的晶体结构调控,以提高HDPE制品的力学性能。通过偏光显微镜(POM)、XRD和DSC分析,研究了TMB-5在HDPE基体中的自组装行为,及其对HDPE结晶行为和晶体结构的影响。结果表明:TMB-5可在HDPE中发生自组装,且自组装行为与TMB-5的溶解度相关。在180、230和250℃三个最高加热温度下,TMB-5可分别自组装形成颗粒状、纤维状和三维树枝状结构,进而诱导HDPE以TMB-5为模板,生长成与模板相同的晶体形态。此外,加入TMB-5可使HDPE的结晶温度和结晶起始温度升高1~2℃,并使其晶粒细化、晶粒尺寸分布变宽,结晶度由66%提高至79%。     

对羟基苯甲酸对HDPE结晶行为及力学性能的影响

采用DSC研究了对羟基苯甲酸(HBA)对高密度聚乙烯(HDPE)非等温结晶行为的影响。分析了HBA的引入对HDPE的结晶行为、晶片厚度分布、结晶度以及力学性能的影响。结果表明，当HBA用量为HDPE的0．5％-1．0％时可以促进HDPE的结晶，从而加快HDPE的结晶速度，提高HDPE的结晶度，降低片晶的平均厚度及其分布，并提高其力学性能。     

熔体状态对等规聚丙烯结晶行为的影响

通过Linkam CSS450剪切热台控制等规聚丙烯(iPP)的熔融温度,研究了不同熔融温度下熔体有序程度对iPP静态结晶和剪切诱导结晶行为的影响。结果表明:降低熔融温度能有效提高iPP静态结晶动力学;对于剪切诱导结晶过程,随着熔融温度的降低,iPP分子链取向程度得到提高,相同剪切速率下,低温熔融样品的分子链取向程度较高;熔体中有序结构含量随熔融温度升高而降低,这些有序结构能沿流动方向进行取向排列。     

HDPE/空心玻璃微珠复合材料非等温结晶研究

采用熔融共混挤出的方法,制备了高密度聚乙烯/空心玻璃微珠(HDPE/HGB)复合材料,用差示扫描量热法研究了HDPE和HDPE/HGB的非等温结晶过程,通过Jeziorny法研究了非等温结晶动力学.结果表明,随降温速率的增大,HDPE和HDPE/HGB试样的结晶峰温和结晶度降低,结晶速率增大;HGB的加入使结晶度增大,但对HDPE的结晶速率影响较小.     

具有双峰泡孔结构的交联聚乙烯发泡材料的制备

将高密度聚乙烯(HDPE)和交联剂过氧化二异丙苯(DCP)在转矩流变仪中熔融共混,制备交联聚乙烯。通过扭矩曲线、凝胶含量测试及差示扫描量热仪(DSC)测试,研究了HDPE交联前后流变性能、凝胶含量、熔融和结晶行为的变化。利用超临界二氧化碳作为物理发泡剂对交联HDPE进行降温与降压协同釜压发泡,采用扫描电子显微镜(SEM)观察第一次压力降对双峰泡孔形成的影响,同时采用数学统计方法对大泡孔和小泡孔的尺寸分布进行了统计。最后,采用密度天平对发泡样品的表观密度进行了测试。结果表明,加入DCP后,HDPE发生了交联,形成了部分网状结构;第一次压力降为4 MPa时,材料形成的双峰泡孔较为理想。     

溢流槽对HDPE微制品结构和力学性能的影响

通过在微注塑模具型腔末端增设溢流槽,提高了高密度聚乙烯(HDPE)熔体在充填过程中的剪切速率。利用Moldflow软件对熔体在两种不同构造模具中的充填行为进行模拟,验证了增设溢流槽对于提高剪切速率的可行性;采用差示扫描量热仪(DSC)、显微偏振红外和拉伸试验对制品的微观结构和力学性能进行了表征。结果表明:溢流槽有助于提高制品的结晶度和制品剪切层分子链的取向度,从而使其具有更高的拉伸强度。     

长支链聚乳酸在振荡剪切作用下的结晶行为

利用旋转流变仪在线研究了长支链聚乳酸(PLA)在振荡剪切作用下的结晶行为,并用差示扫描量热仪(DSC)测试了在不同条件下等温结晶的长支链PLA样品的最终结晶度。结果表明,振荡剪切作用对长支链PLA的结晶动力学有显著的促进作用;在实验设定的剪切速率和剪切时间范围内,长支链PLA的结晶速率随剪切速率的提高或剪切时间增加而加快,最终结晶度也随着剪切速率的提高或剪切时间增加而提高;但是,作为对比的线型PLA的结晶行为对振荡剪切作用不敏感。     

基于两相模型的聚合物流动诱导结晶数值模拟

基于两相流动诱导结晶模型,采用谱方法分别计算无定形相的构象张量分布函数和半晶相的取向张量分布函数,进而根据Avrami方程和晶核成核速率与第一法向应力差的关系计算成核速率和结晶度。预测剪切对体系结晶速度的影响,并模拟了活化晶核数目和晶体取向的演化。计算结果表明,剪切对聚合物的结晶动力学性能有显著的影响,但是剪切对聚合物结晶的加速作用不是无限制的,随着剪切强度的增加,对结晶加速作用会变得不再明显。