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聚丙烯/乙烯-1-辛烯共混物相结构与性能的研究

专 业: 材料学
关键词: PP/POE共混 SALS 在线分析 脆韧转变 傅立叶变换
分类号: TQ330.11  O642.42
形 态: 共 96 页 约 62,880 个字 约 3.008 M内容
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内容摘要


研究了PP/POE共混体系熔体动态共混过程中的相形成、相形态及其演化的规律。

采用间歇出料法制样,用扫描电子显微镜SEM观察了界面形貌和两相分布情况,定义了相应的标度函数,研究了时间序列不同阶段分散相粒径演化的自相似性,进而推导了表征相分散程度的分形维数D;用动态小角激光光散射SALS技术研究了该体系不同组成比例下熔体的动态共混过程。

运用相关的SALS参数Q、L1、L2、ac、d讨论了该体系的相分散的动力学过程,证明了两相共混过程中相结构的变化过程具有分形特征,并求得表征相空间分布的分形维数D。

对不同组分及混炼条件下共混物的力学性能进行了测试,对乙烯-1-辛烯增韧聚丙烯的机理进行了解释,并提出了其脆韧转变的判据。

采用傅立叶变换技术将空域范围内的相差显微镜PCM图样转化到频域范围内的傅立叶变换图样,结合光散射,运用相应的傅立叶图样分析参数h-1m,ac2等讨论了时间序列、组分序列以及改变混炼条件共混温度和剪切速率下的图样演化规律,并通过分形维数Dp来表征相分散程度。

结果表明,PP/POE熔体动态共混过程分为三个阶段,第一阶段以分散相破碎为主,第二阶段相结构具有起伏,是一个过渡意义上的过程,第三阶段分散相的破碎和凝聚达到平衡,分散相粒径几乎不再改变。

无论是从在线取样的扫描电镜结构分析,还是小角激光光散射分析以及傅立叶变换图样的分析,基本上一致反映出了两相共混这样三个阶段的相分散动力学过程。

共混过程中的相区尺寸的演变过程具有自相似性,通过求取分形维数,从数量意义上,分析研究相分散动力学过程机理。

当POE含量在20%-60%时,两相分布呈双连续相,扫描电镜图样和相差傅立叶转换图样的分析都表明,在POE较低的含量下>20wt%,两相结构即呈双连续相分布,与之对应的是材料的冲击性能显著提高。

其分散相相间距与材料的脆韧转变存在对应的临界值τc,τc≈0.43μm。

并且在线的相间距τ与材料的冲击强度有着很好的对应关系。

同时,相间过渡层厚度d反映了两相界面粘合状态,对提高材料的韧性非常重要..……

全文目录


摘要
第一章 理论背景
1.1 聚合物共混的基本理论
1.1.1 聚合物共混物相形态的研究
1.1.2 共混过程中相结构演变的研究
1.2 聚合物共混物的相分离
1.3 聚合物共混物流变性能
1.4 PP和POE介绍及PP/POE共混的研究现状
1.4.1.1 PP/POE共混物结晶性能的研究
1.4.1.2 PP/POE共混物冲击断裂面的形貌研究
1.4.2 影响POE改性效果的因素
1.4.2.1 相对分子质量和MFR
1.4.2.2 密度和结晶度
1.4.2.3 弹性相分散度
1.5 傅立叶变换理论在相分散动力学中应用
1.5.1 傅立叶变换图样分析参数
1.5.1.1 特征长度h_m
1.5.1.2 φ_H/ V :傅立叶变换光斑长短轴的长度比
1.5.2 傅立叶变换图样的分形分析
1.6 课题的研究意义和研究思路
第二章 实验部分
2.1 原料和设备
2.1.1 实验原料
2.1.2 仪器与设备
2.1.3 剪切速率与密炼机转子转速之间的关系
2.2 实验步骤
2.3 结构形貌表征
2.3.1 小角激光光散射BSALS在线分析
2.3.2 扫描电子显微镜SEM观察
2.3.3 相差显微镜照片分析
2.4 力学性能测试
2.4.1 试样制备
2.4.2 冲击性能测试
2.4.3 拉伸性能测试
第三章 相形成与发展扫描电镜图样分析
3.1 扫描电镜对共混物结构形貌的分析
3.1.1 不同组成下的结构形貌分析
3.1.2 共混时间对相结构的影响
3.1.3 转速对相结构的影响
3.1.4 温度的影响
3.2 共混过程中分形特征的判定和分形维数求取原理
3.2.1 两相聚合物共混的分形特征判定
3.2.2 不同共混时刻分形维数的变化情况
3.2.3 分形维数与剪切速率的关系
3.2.4 不同混炼温度对分形维数的影响
第四章 小角激光光散射在线分析
4.1 Debye-Bueche 非均匀固体光散射理论
4.1.1 Debye-Bueche 散射公式
4.1.2 散射光特征参数
1 积分不变量Q
2 相关距离a_c
3 平均弦长L
4 过渡层厚度d
4.2 光散射在共混物形态发展研究中的应用
4.2.1 共混时间的影响
1 a_c值分析
2 Q 值分析
3 过渡层厚度d 值分析
4 分形维数D 值分析
4.2.2 共混组成的影响
1 a_c值分析
2 Q 值分析
3 过渡层厚度d 值分析
4.2.3 共混转速的影响
4.2.4 共混温度的影响
第五章 力学性能测试结果分析
5.1 不同组成组分材料的力学性能
5.2 PP/POE 增韧体系相形态参数与冲击强度之间的关系
5.2.1 τ与POE 含量及冲击强度的关系
5.2.2 在线τ值与冲击强度的关系
5.2.3 过渡层厚度d 变化规律及与冲击强度的关系
第六章 共混过程中相结构图样的傅立叶变换分析
6.1 相差显微镜图片和傅立叶转换图片
6.1.1 共混物组成变化的影响
6.1.2 共混物混合时间的影响
6.1.3 共混温度对PP/POE=80/20 体系的影响
6.1.4 共混转速对PP/POE=80/20 体系的影响
6.2 改变共混条件对相结构参数的影响
6.2.1 不同共混时刻相关傅立叶分析参数
6.2.2 共混组成对相结构参数的影响
6.2.3 共混温度对相结构参数的影响
6.2.4 共混转速对相结构参数的影响
全文主要结论
参考文献

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中图分类: > TQ330.11 > 工业技术 > 化学工业 > 橡胶工业 > 一般性问题
其他分类: > O642.42 > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学(理论化学)、化学物理学 > 化学热力学、热化学、热力学平衡

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