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聚乙烯是一种应用广泛的通用塑料,对其改性和功能化的研究一直都在进行,共混改性就是其中重要的一种。随着聚乙烯共混、共聚物材料研究的不断深入,在聚乙烯共混体系及共聚体系中出现的共结晶现象及其对材料性能的影响引起了科研人员的重视。研究聚乙烯共混体系的界面特性以及界面共结晶结构的形成及对性能的影响,对于聚乙烯的改性,拓展其应用领域有重要理论意义和应用意义。
本文应用具有长烷基侧链的功能单体,通过缩合聚合得到梳型聚酯PMST以及PMSA,核磁共振及红外光谱分析表明该梳形聚酯带有长亚甲基侧链,分子链两端为羟基封端,数均分子量约为5000g/mol。该两类梳型聚酯均具有侧链结晶能力,熔融温度分别为43.6和48.7℃,分子链上所带有的长亚甲基侧链的结晶性能受到主链结构的影响,梳型聚酯的X射线衍射表明其主结晶峰出现在20为21°附近,同时伴随着较大的弥散峰。
应用DSC对梳型聚酯与聚乙烯的共混体系进行研究,发现共混物中出0由共结晶层所产生的“第三峰”,并应用POM直接观察到两组份接触界面共结晶球晶的形态。共混体系各熔融峰的分离表明HDPE与PMST两组分各自分离结晶且互相影响。玻璃化转变温度Tg的测定与电镜分析证实了共混体系内两相处于分离状态,但共混物中两相在各自分离结晶基础上能够相互影响,体系中两相的各自结晶完善程度下降,熔融温度降低,界面处发生同类分子链段的互相影响,推测可能有共结晶产生于两相界面层。
进一步的研究表明:可能存在的共结晶层是由PMST的亚甲基长侧链与HDPE亚甲基链段共同形成,结晶的程度以及共晶熔融温度受体系中梳型聚酯的侧链与HDPE的百分含量影响,随HDPE含量增加共结晶区熔融温度增大。聚乙烯的分子构造影响梳形聚酯侧链参与共结晶,在LDPE与此类梳型聚酯共混后没有发现类似的共结晶的形成。
应用一定量乙二醇代替硬脂酸单甘脂进行共聚得到的共聚物X系列,其结晶能力随乙二醇用量的增加、可结晶长侧链密度的下降,侧链结晶能力逐渐减弱。表明梳形聚酯分子主链上侧链密度对侧链结晶性能影响较大,侧链密度增大侧链结晶性增强。梳形聚酯的主链规整性及主链柔韧性对对侧链的自结晶及共结晶过程有明显影响,主链规整性好、韧性好梳形聚酯的自结晶及共结晶的趋势越明显。同时主链结构不仅对侧链结晶产生影响同时还会严重影响界面处共结晶的形成,随主链结晶性减弱其侧链参与共结晶也受到限制,而当主链结构和侧链密度均不利于自身结晶时,共混体系中侧链参与共结晶将更加难以形成。本文得出的主要结论为:聚乙烯与不属于聚烯烃系列的侧链型梳型聚酯共混体系仅部分相容,但体系中可能会存在界面共结晶的现象,该共结晶的形成不仅受体系中各组份自身各项物理化学性质的影响也受外界结晶环境制约。