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聚丙烯(PP)是一种通用合成树脂,由于其具有耐化学腐蚀、耐热、无毒、易加工等优异的综合性能,在器械制造业、汽车工业、模具、家用电器等领域得到了广泛应用。但聚丙烯也存在一些缺陷,例如:韧性差、低温脆性、不耐老化性、冲击强度低、收缩率大等,限制了其作为工程受力材料等方面的应用。因此,对PP进行耐老化、增韧增强等改性处理,拓宽其应用范围。而超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种具有线型结构、综合性能优异的新型热塑性工程塑料,具有其他工程塑料无可比拟的耐磨性、耐腐蚀性、抗冲击性、自润滑性等性能,被认为是可以代替钢铁广泛应用于各个领域的理想型高性能塑料。因此,选用UHMWPE作为增强材料,与聚丙烯混合,制备复合材料,期望达到改善聚丙烯力学性能的目的,但UHMWPE分子量极高、分子链高度缠结、熔体流动性差,难与聚丙烯达到亚微观水平的均匀混合。本论文采用加工助剂(高馏程矿物油)对UHMWPE进行溶胀预处理,与PP进行熔融共混,优化加工工艺制备了UHMWPE/PP复合材料,研究了溶胀时间和温度对UHMWPE溶胀比的影响、加工方式对复合材料挤出成型的影响,考察了复合材料的力学性能,流变性能和结晶性能。论文的主要内容及结论如下:1.UHMWPE冻胶是制备混合均匀UHMWPE/PP复合材料的重要影响因素。UHMWPE冻胶的制备受温度和时间影响,通过最佳溶胀温度、溶胀比等判断UHMWPE的溶胀效果。实验结果表明,UHMWPE的溶胀比随温度的升高先增大后减小,其最佳溶胀温度在136℃左右;随着溶胀时间的增加,溶胀越充分,UHMWPE的溶胀比逐渐增大,达到20 min后,溶胀比趋于稳定。2.使用单螺杆挤出机制备的复合材料的力学性能明显降低,而使用双螺杆挤出机能够提高了复合材料的抗冲击强度和拉伸强度;将UHMWPE冻胶与PP进行熔融共混,研究了双螺杆挤出温度、螺杆转速、UHMWPE含量对复合材料制备及力学性能的影响。分析结果表明,挤出温度和螺杆转速分别为220℃和250 r/min时,挤出机稳定出料,粒料表面光滑圆润,共混效果最好。UHMWPE含量的提高,复合材料的抗冲击强度和拉伸强度逐渐增大,当含量达到5 wt%时,其抗冲击强度和拉伸强度分别提高了22%和8%。3.采用毛细管流变仪研究了UHMWPE/PP共混熔体的流变性能。复合材料的熔体流动属于剪切变稀型,流动类型未发生改变;UHMWPE的加入,使PP的表观黏度和剪切应力降低,非牛顿指数减小,黏流活化能减小。与纯PP相比,在剪切速率为1400 s-1时,UHMWPE添加量为5 wt%的共混熔体的熔体黏度降低了12.3 MPa,剪切应力从59.81 k Pa下降到了37.94 k Pa,黏流活化能下降了1.98 k J/mol。4.DSC结果表明,体系中有两个熔融吸热峰,复合材料中存在两种晶体,结晶时二者相互竞争、干扰,导致晶体完善程度降低;随着UHMWPE含量增加,复合材料的结晶度逐渐降低。UHMWP的引入使复合材料的MWPE结晶速率提高,半结晶时间减小,而Avrami指数未发生明显变化。此外,Kissinger公式计算结果表明,UHMWPE含量为1 wt%时,复合材料的结晶的活化能相对纯PP,减少了16.34k J/mol。