流场与超临界CO对HDPE/UHMWPE共混物形态-性能的影响

摘要

在高密度聚乙烯/超高分子量聚乙烯(HDPE/UHMWPE)共混物中，由于HDPE和UHMWPE的熔体黏度相差较大，因此UHMWPE在HDPE中比较难分散。在聚合物共混过程中使用超临界二氧化碳(SC-CO<,2>)辅助加工，能有效改善聚合物共混物的加工性能，减小分散相的尺寸，提高聚合物共混物的力学性能。 本文以3种不同配比的HDPE/UHMWPE共混物为研究对象，在双螺杆挤出机上，通过改变螺杆元件的组合排列(螺杆结构l和螺杆结构2)和螺杆转速(分别为150、250和350rpm)，在不注入CO<,2>和注入CO<,2>的情况下，研究螺杆结构和螺杆转速对共混物流变性能、微观形态和力学性能的影响。借助在线流变仪、光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、冲击性能和拉伸性能测试等测试方法分析了不同条件下制备的试样的流变性能、微观形态和力学性能。 在螺杆结构1和不注入CO<,2>的情况下，共混物熔体的黏度随着UHMWPE含量的增加而升高；提高螺杆转速，共混物熔体的黏度降低。在螺杆转速150rpm时，UHMWPE含量的提高(10-30wt％)，会使共混物中分散相的平均直径增大，提高冲击强度和拉伸强度。UHMWPE具有高抗冲击性，作为分散相分布在HDPE中，使共混物的冲击强度增加了35.2％，而共混物的拉伸强度只增加了6％。当螺杆转速升高到250和350rpm时，共混物的冲击强度显著降低。 在螺杆结构2的情况下，注入的CO<,2>在挤出机机筒内达到超临界状态，研究分析SC-CO<,2>的含量在挤出中对共混物形态和力学性能的影响，并与不注入CO<,2>的情况进行比较。在CO<,2>的作用下共混物中分散相的尺寸降低，随着CO<,2>注入量的增加，分散相的平均直径减小。冲击强度和拉伸强度测试表明，注入CO<,2>辅助聚合物共混，能提高HDPE/UHMWPE(80/20)共混物的冲击强度和拉伸强度，并且随着CO<,2>含量提高，共混物力学性能提高。在螺杆转速150rpm，CO<,2>含量7wt％条件下，共混物冲击强度和拉伸强度与不注入CO<,2>情况相比分别提高了8.7％和5.8％。

目录

文摘

英文文摘

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第一章 绪论

第二章 理论基础

第三章 实验部分

第四章 HDPE／UHMWPE共混的实验结果分析

第五章 超临界CO2辅助HDPE／UHMWPE共混的实验结果分析

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢