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本文主要是关于自成核的实际应用,将部分熔融高密度聚乙烯(HDPE)熔体通过挤出工艺制备出制品,又制备出了不同程度拉伸流场作用下的部分熔融HDPE熔体挤出制品和部分熔融等规聚丙烯(iPP)熔体挤出制品,并利用广角 X射线衍射(WAXD)、小角X射线散射(SAXS)、差示扫描量热法(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)和拉伸性能测试等表征手段研究了部分熔融聚合物熔体中未熔融晶体及有序结构对挤出制品微观结构演化和力学性能的影响。 采用DSC和原位傅里叶转换红外光谱(FTIR)研究了部分熔融HDPE熔体的结晶动力学。结果表明部分熔融熔体中存在未熔融的晶体,这些晶体能够在降温过程中发生自成核,使成核过程加快,从而促进结晶过程的完成。同时还发现,与完全熔融 HDPE熔体相比,部分熔融熔体在较高的温度下就能结晶,这就使接下来的结晶过程具有更长的时间,最终使结晶后的试样具有更高的结晶度和更完善的片晶结构。鉴于部分熔融 HDPE熔体中的未熔融晶体能够在结晶阶段发生自成核,我们将这种自成核效应应用到了挤出加工中,制备了部分熔融熔体挤出试样 PE-132和完全熔融熔体试样 PE-160。结果发现,PE-132具有更高的拉伸强度。拉伸强度的提高主要归因于试样PE-132具有更高的结晶度、长周期和片晶厚度。 研究了不同程度的拉伸流场对部分熔融和完全熔融 HDPE熔体挤出试样的微观结构演化及力学性能的影响。结果发现,在拉伸流场作用下,HDPE分子链都能沿拉伸方向发生取向,形成shish结构。但是,在低的拉伸速率下,片晶呈无规取向分布。随着拉伸速率的增大,片晶取向度也逐渐增大,试样中形成了一定的shish-kebab结构。同时,在相同拉伸速率下,部分熔融HDPE熔体挤出试样的取向度均大于完全熔融熔体挤出试样。这可能是因为部分熔融 HDPE熔体中含有未熔融的 HDPE晶体片段,能够在流场作用下形成结晶前驱体,进一步诱导形成较高程度的取向。同时,在相同拉伸速率下,部分熔融 HDPE熔体挤出试样的长周期和片晶厚度均大于完全熔融熔体挤出试样。取向度、长周期和片晶厚度等微观参数的差异,决定了部分熔融 HDPE熔体挤出试样具有相对较高的力学强度和模量。 探讨了不同程度拉伸流场对部分熔融iPP熔体挤出试样取向度、晶型、结晶度等的影响。发现,随着拉伸速率的增大,部分熔融和完全熔融iPP挤出试样的取向度均逐渐增大。但是,在相同拉伸速率下,部分熔融iPP挤出试样的取向度大于完全熔融挤出试样。这可能是因为部分熔融iPP熔体中含有未熔融的晶体片段或有序结构,能够在流场作用下形成结晶前驱体,从而诱导形成较高程度的取向。至于β晶结晶度,部分熔融iPP挤出试样在无拉伸流场作用时无β晶存在,之后X?随拉伸速率的增大,出现先升高后降低的趋势。而完全熔融iPP挤出试样在拉伸速率为0时β晶结晶度即达到最大,之后随着拉伸速率增大而逐渐降低并降至0。2D-SAXS测试结果显示,随着拉伸速率的增大,在赤道方向和子午线方向上分别出现了shish和kebab的信号,并且kebab的强度随着拉伸速率的增大而增强,说明iPP试样中有shish-kebab形成。虽然部分熔融和完全熔融iPP试样中均有shish-kebab形成,形成shish-kebab需要的最低拉伸速率是不同的。造成这种差异的原因也是部分熔融iPP熔体中含有未熔融晶体或有序结构,在较低拉伸速率下即能诱导形成较高程度的取向,形成 shish-kebab结构。通过拉伸流场和熔体有序结构的共同作用,可以获得同时具有高取向且高β晶含量的iPP制品,从而达到了既增强又增韧的目的。