废饮料瓶片原位成纤改性聚烯烃的研究

论文摘要

本文利用反应挤出机、两台拉伸机和一些辅助设备,通过反应挤出--冷拉伸--退火工艺制备了HDPE/废饮料瓶片（r-PET）及PP/r-PET两种原位微纤物,系统地研究了基体树脂的选择、反应挤出温度、冷拉伸工艺条件、r-PET用量和拉伸比等对原位成纤的影响。采用扫描电镜（SEM）又研究了原位微纤物的SEM制样和刻蚀方法,以及r-PET用量和拉伸比对原位微纤物微观形态的影响,并研究了原位微纤物的结晶和力学性能,探索了注塑温度对原位微纤物力学性能的影响。研究结果表明,选用的基体树脂为MFR在7-20g/10min的HDPE;制备HDPE/r-PET原位微纤物的反应挤出温度条件为250℃；挤出物经35℃左右冷却水浴冷却拉伸,然后在80-90℃进行退火,可以制备出原位微纤物；r-PET用量应在5%-35%之间,拉伸比不能过小；微纤物的MFR随r-PET用量和拉伸比的增大而增大。SEM结果表明,用于微观观察的样品需在液氮中深冷脆断后,再经沸腾的二甲苯进行刻蚀,时间为10分钟左右；随着拉伸比的增大,微纤的长径比变大；随着r-PET用量的增大,微纤量也增加。使用DSC研究了HDPE/r-PET原位微纤物,发现r-PET微纤没有起到促进PE结晶的作用；降温速率增大,结晶峰变宽,结晶峰位置和最大结晶速率温度Tmax都向低温方向移动,表明HDPE/r-PET原位微纤物的结晶过程受成核控制；原位微纤物的结晶度都要小于原料的。HDPE/r-PET原位微纤物的拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度随着拉伸比的增大而增大；同拉伸比下,随r-PET用量的增大,拉伸强度和断裂伸长率先增大后减小；当拉伸比为15、r-PET的用量为20%时,拉伸强度达到最大,为30.7MPa,与HDPE相比提高了41.7%,相比于普通共混物提高了21.8%；无缺口冲击强度最大为64.8 KJ/m2,相比于HDPE提高了26.8%；原位微纤物注塑成型温度应远低于r-PET的熔点。本文还系统地研究了PP/r-PET原位微纤物的基材选择、制备加工温度条件、刻蚀方法和力学性能特点,发现加工温度为240℃效果最好；最佳刻蚀时间为沸腾二甲苯中8分钟；r-PET原位微纤起到异相成核作用,能够促进结晶。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 聚酯瓶
• 1.1.1 聚酯饮料瓶概况
• 1.1.2 聚酯瓶回收技术
• 1.1.3 回收PET增黏
• 1.1.4 回收PET聚合物合金的制备
• 1.2 反应挤出
• 1.2.1 反应挤出概念
• 1.2.2 反应挤出技术特点
• 1.2.3 反应挤出机
• 1.2.4 反应性挤出的应用
• 1.3 聚烯烃改性
• 1.3.1 概述
• 1.3.2 纤维增强改性
• 1.3.3 共混改性
• 1.4 原位成纤
• 1.4.1 原位成纤概述
• 1.4.2 原位成纤机理
• 1.4.3 原位成纤方法
• 1.4.4 原位成纤的控制因素
• 2 实验部分
• 2.1 原料和试剂
• 2.2 实验设备和仪器
• 2.3 反应挤出制备聚烯烃/废饮料瓶片原位微纤物
• 2.3.1 物料的初混
• 2.3.2 物料的熔融反应挤出工艺条件
• 2.3.3 挤出熔融物的拉伸成纤工艺
• 2.4 熔体流动速率测定
• 2.5 原位微纤物的连续相测定
• 2.6 扫描电镜制样
• 2.7 SEM测试条件
• 2.8 结晶度测试
• 2.9 原位微纤物的注塑制样
• 2.10 冲击性能测试
• 2.11 应力-应变性能测试
• 3 结果与讨论
• 3.1 HDPE/r-PET原位微纤物制备探索
• 3.1.1 连续相树脂的选择
• 3.1.2 反应挤出温度条件的选择
• 3.1.3 HDPE/r-PET的比例
• 3.1.4 冷拉伸-退火工艺研究
• 3.1.5 冷拉伸-退火设备及温度
• 3.1.6 冷却水浴的温度选择
• 3.2 HDPE/r-PET原位微纤物的制样与微观形态
• 3.2.1 SEM样品制备
• 3.2.2 SEM样刻蚀方法
• 3.2.3 拉伸比对微观形态的影响
• 3.2.4 r-PET用量对微观形态的影响
• 3.3 HDPE/r-PET原位微纤物的MFR研究
• 3.3.1 拉伸比对HDPE/r-PET原位微纤产物MFR的影响
• 3.3.2 r-PET用量对HDPE/r-PET原位微纤物MFR的影响
• 3.4 HDPE/r-PET原位微纤共混物的结晶研究
• 3.4.1 原位微纤物和共混物结晶比较
• 3.4.2 拉伸比对结晶性能的影响
• 3.4.3 降温速率对结晶性能的影响
• 3.5 HDPE/r-PET原位微纤物的力学性能研究
• 3.5.1 拉伸比对应力-应变性能的影响
• 3.5.2 r-PET用量对应力-应变性能的影响
• 3.5.3 拉伸比对冲击性能的影响
• 3.5.4 r-PET用量对冲击性能的影响
• 3.5.5 加工温度对应力-应变性能的影响
• 3.5.6 加工温度对冲击性能的影响
• 3.6 PP/r-PET原位微纤物的探索
• 3.6.1 连续相树脂的选择
• 3.6.2 反应挤出温度条件的选择
• 3.6.3 PP/r-PET的比例
• 3.6.4 冷拉伸-退火工艺
• 3.7 PP/r-PET原位微纤物的制样与微观形态
• 3.7.1 SEM制样方法
• 3.7.2 SEM样刻蚀方法
• 3.7.3 拉伸比对微观形态的影响
• 3.7.4 r-PET用量对微观形态的影响
• 3.8 PP/r-PET原位微纤物的MFR研究
• 3.8.1 拉伸比对PP/r-PET原位微纤物MFR的影响
• 3.8.2 r-PET用量对PP/r-PET原位微纤物MFR的影响
• 3.9 PP/r-PET原位微纤物的结晶研究
• 3.9.1 PP（粉）/r-PET原位微纤物和共混物的结晶比较
• 3.9.2 PP（粒）/r-PET原位微纤物和共混物的结晶比较
• 3.10 PP/r-PET原位微纤物的力学性能研究
• 3.10.1 拉伸比对应力-应变性能的影响
• 3.10.2 r-PET的用量对应力-应变性能的影响
• 3.10.3 拉伸比对冲击性能的影响
• 3.10.4 r-PET的用量对冲击性能的影响
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢