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茂金属聚乙烯(mPE)是由茂金属催化剂合成的聚烯烃,具有优异的物理性能。mPE与通用PE共混,是提高通用PE物理性能的重要途径,也是解决mPE加工困难的重要手段。在国内现有设备上,开展茂金属共混材料的研究和开发,既能节约成本,又能够达到制造性能优异材料的目的。 本研究将mPE与LDPE、LLDPE共混后,开展共混物的流变性、结晶形态、物理力学性能的研究,主要有三个体系:mPE/LDPE、mPE/LLDPE、mPE/LLDPE/LDPE。 双组分共混体系(mPE/LDPE、mPE/LLDPE)流变学研究,采用毛细管流变仪进行流变测试,讨论了共混物组成、剪切速率和剪切应力以及温度对熔体流变性、粘度和膨胀比的影响。发现共混熔体均为假塑性流体,随LDPE、LLDPE的增加,熔体假塑性增强,熔体表观粘度降低,熔体流动活化能逐渐增大,粘度对温度的敏感性增强,非牛顿指数降低。少量通用聚乙烯就能使mPE的加工性能得到较大程度的改善。 三组分共混体系(mPE/LLDPE/LDPE(20%))流变学研究,在LDPE(固定配比)存在下,讨论了共混物组成、剪切速率和剪切应力以及温度对熔体流变性、粘度和膨胀比影响。经研究发现,随着LLDPE的增加,三组分共混熔体的假塑性增强,熔体表观粘度降低,熔体流动活化能逐渐增大,粘度对温度的敏感性增强,非牛顿指数降低。LLDPE能够较好地改善mPE/LDPE共混物的加工流变性。 mPE/LDPE共混物的结晶行为、结晶形态和力学性能研究,讨论了共混物组成、升降温速率对样品结晶行为、形态和力学性能的影响。示差扫描量热仪(DSC)和扫描电镜(SEM)、偏光显微镜(PM)研究表明,在一定的变温速率下,mPE含量为30%~80%时,结晶峰为双峰,发生液液和固液相分离,二者分步结晶。而在mPE<30%和mPE>80%时,结晶峰为单峰,不发生相分离;较高的冷却速率下共混物不易发生相分离行为;共混物结晶为球晶,球晶粒径分布较窄,有利于材料性能保持均一;加入少量LDPE,mPE材料的结晶速率下降,结晶度有所降低。LDPE中加入mPE后,材料的拉伸强度、抗撕裂强度、屈服强度提高。 总之,mPE与LDPE、LLDPE共混,一方面使材料具有良好的加工性能,另一方面又能保持材料优良的物理力学性能。