HDPE/PA共混体系形态演化与流变行为

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利用毛细管流变仪、高级流变扩展系统(ARES)、扫描电子显微镜(SEM)研究了高密度聚乙烯(HDPE)/尼龙(PA)共混体系形态和流变行为关系。取得下列研究结果:以HDPE/PA66低浓度(PA66含量≤7wt%)共混体系为研究对象,使用毛细管流变仪,考察流动致低含量分散相(PA66)的形态对共混体系稳态流变行为的影响。研究表明,当PA66为固态时,流动对分散相形态几乎无影响,PA66在体系中类似固体填料,少量PA66的加入对共混体系的流变行为影响很小;当PA66完全熔融时,分散相在共混体系中呈现球状液滴形态,低含量(仅3wt%)的PA66却使共混体系的粘度出现显著下降;而在PA66的熔融温度(260℃)附近,高剪切速率下3wt%PA66含量的共混体系表现出特异的粘度降低,此时体系的粘度甚至低于280℃的体系的对应值,SEM对此时毛细管挤出物表面的观察发现,流动导致共混体系分散相液滴形变,呈现类似纤维状的形态,正是这一形态的形成导致了共混体系的独特流变行为。以HDPE/PA6较高浓度(PA6含量20wt%)共混体系为研究对象,使用SEM,研究增容剂(HDPE-g-MAH)存在下,共混体系形态随增容剂含量的演化。结果表明:PA6含量20wt%的HDPE/PA6共混体系形态呈现典型的海岛结构,在无增容剂时,分散相尺度较大,界面清晰;增容剂HDPE-g-MAH可以改善HDPE与PA6的相容性,使得分散相尺度细化,且随着相容剂含量的增加,分散相PA6的粒子尺寸越来越小,粒径分布更为均匀;当增容剂含量增加到10wt%时,分散相颗粒的平均粒径急剧减小,与无增容剂时的相比,减小了一个数量级;但随着增容剂含量的进一步增加,如增至25wt%时,分散相尺度趋于稳定,不再有明显变化。用ARES考察在不同增容剂含量时,PA6含量20wt%的HDPE/PA6共混体系线性粘弹行为,结果表明:随增容剂含量的增加,复合体系动态储能模量G′和和动态损耗模量G″在低频区的频率依赖性逐步减弱,并在增容剂含量10wt%时出现明显的末端效应趋势,即所谓末端区“第二平台”的出现,意味着在该体系出现独特的形态结构,致使共混体系熔体弹性增加;与形态观察结果相对应,表明动态流变学方法可以很好的用于考查共混体系形态演化,体系线性粘弹行为与其形态结构密切相关。
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