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本文提出了--通过在聚丙烯熔体中形成以“物理交联”为特征的“拟网状结构”、“互穿网络”及“类微纤结构”等微观结构以改善聚丙烯的熔体强度--的研究思路,并为实施研究思路提出了--采用高熔点结晶性极性聚合物与聚丙烯及相容剂进行反应性挤出、“原位”形成可提高熔体强度的微观特征--的实施方案。本文所提出的研究思路新颖,目前还未有与之相同的研究报道;所提出的实施方案工艺简单、操作便利、生产成本低,是对高熔体强度聚丙烯制备方法多样化的有意义的探索。
根据研究思路和实施方案,本文考察了PA66、PA6及PBT等不同的“高熔点结晶性极性聚合物”、不同的相容剂、不同的PP及纳米蒙脱土、PE等添加剂对PP的熔体强度的影响作用,重点研究了PP/PA6/POE-g-MAH和PP/PA66/POE-g-MAH两种体系的熔体强度、流变特性、微观结构和形态及其变化规律,深入探讨了高熔点结晶性极性聚合物可提高PP熔体强度的作用机理,制备出了高熔体强度聚丙烯,并对改性PP的发泡特性进行了研究。
研究表明:高熔点结晶性极性聚合物可明显提高PP的熔体强度,效果与其种类和用量、及相容剂的种类和用量有关;PA66、PA6和PA11三种聚酰胺中,PA66的效果最佳,PA6次之,PA11基本上没有效果;在190℃的测量温度下,PP/PA66/POE-g-MAH配比为100/30/20的改性PP的熔体强度可达纯PP熔体强度的2.16倍,PP/PA6/POE-g-MAH配比为100/30/15的改性PP的熔体强度是纯PP的1.72倍;改性PP的熔体强度随测量温度升高而降低。
研究表明:PP/PA/POE-g-MAH体系的中的PP和PA各自独立结晶,在PP大分子结晶或失去流动性之前PA已基本上完成了结晶过程;剪切速率较高时,HMSPP的表观粘度和稠度(K)较纯PP高、而非牛顿指数(n)较低;剪切速率较低时,HMSPP的储能模量、复数粘度、零切粘度在低频率端和低剪切速率端远高于纯PP高、而相位角低于纯PP,这表明,HMSPP的熔体粘度和弹性都比纯PP高;低温时,在微观形态上,PA聚集体和POE-g-MAH与基体PP形成了交织态结构,而PA66改性PP中的PA66聚集体呈“微纤结构”形态,200℃高温时,这种结构与形态基本未变;发泡实验表明:HMSPP比纯PP具有较好的发泡特性。
分析表明:由于PA与PP在结晶性、结晶结构、极性、熔点等方面存在较大的差别,PP/PA/POE-g-MAH体系中形成了以PA结晶为“物理交联点”的“拟网状结构”,该结构与熔融的PP大分子形成了“互穿网络”或“半互穿网络”、并可呈“微纤结构”形态;这些特征在PP熔体中抑制了PP大分子的运动、增加了大分子相对滑移阻力,同时也可以辅助PP基体分担外力作用,因而改性PP的熔体强度和弹性增加;PA改善PP熔体强度的作用机理可以类推至其它种类的高熔点结晶性极性聚合物。