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剪切拉伸应力场中挤出聚烯烃多组分体系管材结晶行为及其他结构性能变化的研究

2020-11-23阅读(914)

剪切拉伸应力场中挤出聚烯烃多组分体系管材结晶行为及其他结构性能变化的研究

论文摘要

塑料管材的增强研究，包括添加增强剂如玻璃纤维等外增强方法，和利用取向结晶等内增强方法。以往这些研究都有不少局限性，往往不能在同时改善管材周向强度与轴向强度，本课题利用剪切拉伸双向复合应力场挤管装置，通过简单易行的控制方法和工业生产相近的效率对轴向和周向性能同时获得了增强聚烯烃管材进行了较系统的研究。重点在于对在剪切拉伸双向复合应力场挤管过程中高分子量聚丙烯诱导较低分子量聚丙烯管材性能进行了研究，并取得了良好的增强效果，这在国内外文献中尚未见到。本论文对在该复合应力场中经不同工艺条件生产而得的聚烯烃管材试样的力学性能、晶态结构与结晶形态、晶体的取向结晶及取向结晶理论、剪切诱导结晶理论、管材的增强机理及其分子微观结构等问题进行了研究。结果表明：1．当通过剪切拉伸双向复合应力场以后，在与工业化的生产效率一致的条件下，管材的强度获得了轴向和周向上的双向增强。其中，（1）、旋转剪切段温度为190℃时，纯料PP F401管材轴向强度最大为38.25MPa，提高了21.1％，周向强度达到最大为36.07MPa，提高了21.4％。（2）、纯料PP B8101管材的其轴向强度最高达到27.73MPa，比常规管材的提高了近14.8％；周向强度最高达到25.54MPa，比常规管材的提高了17.7％。（3）、PP B8101与PP F401的剪切诱导结晶体系管材的轴向和周向性能也都获得了明显的增强，尤其以PP B8101（8％）：PP F401（92％）体系在190℃条件下所制得的管材增强效果全面具佳。最高轴向强度值达到41.2MPa，提高了14.3％；最高周向强度值达到41.5MPa，提高了14.3％。同时PP B8101（3％）：PP F401（97％）体系在190℃条件下所制得的管材增强效果也相当优良，最高轴向强度值达到39.67MPa，提高了10.7％；最高周向强度值达到42.99MPa，提高了20.6％。（4）、HDPE1158（5％）+PE2480（95％）诱导体系在轴向方向上自增强管材的强度最高达到了24.42MPa，比常规挤出管材在此方向上的强度21.48MPa提高了13.7％。在周向方强度上，自增强管材的最高值为25.38MPa，比常规挤出管材的20.81MPa提高了近21.9％。（5）、玻纤增强PP F401体系，周向强度提高22.0％，达到42.1MPa。轴向强度最大达到了38.68，增加了10.5％，2．自增强管材在轴向和周向上的取向程度都比常规管材的高，且增强管材在晶片厚度及其均匀性、结晶度、耐热性等性能指标上都较常规管材有明显的改善。3．增强管材内部的微观分子结构已经主要由大量排列有序、取向度较好的微纤结构组成，且晶体之间有很多连结分子相连，因而使得自增强管材的轴向和周向性能都得到了改善。4．纯PP体系，PP B8101与PP F401共混体系中剪切拉伸复合应力场对体系的β晶生长有很大帮助，从而提高了管材的力学性能。5．增强管材中已经发生了明显的剪切诱导结晶效应，并且加入少量高分子量的PP B8101到相对低分子量的PP F401体系中能够使体系获得更好的剪切诱导结晶效果。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 塑料管材工业发展现状
  • 1.2 塑料管材增强的理论
  • 1.2.1 塑料添加纤维增强
  • 1.2.2 塑料的自增强
  • 1.2.2.1 塑料的结晶控制改性
  • 1.2.2.2 塑料的取向控制改性
  • 1.3 塑料管材增强的方法
  • 1.4 本课题研究的意义及其主要任务
  • 参考文献
  • 第二章 纯聚丙烯体系管材的增强性研究
  • 2.1 实验原料
  • 2.2 挤出工艺
  • 2.3 实验装置
  • 2.4 分析测试方法
  • 2.5 力学性能测试结果
  • 2.5.1 PP F401体系力学性能
  • 2.5.2 PP B8101体系力学性能
  • 2.6 WAXD测试结果
  • 2.6.1 PP F401体系WAXD测试结果
  • 2.6.2 PP B8101体系WAXD测试结果
  • 2.7 DSC测试结果
  • 2.7.1 PP F401体系DSC测试结果
  • 2.7.2 PP B8101体系DSC测试结果
  • 2.8 SEM测试结果
  • 2.8.1 PP F401体系SEM测试结果
  • 2.8.2 PP B8101体系SEM测试结果
  • 2.9 小结
  • 参考文献
  • 第三章 B8101与F401共混与诱导体系管材的增强性研究
  • 3.1 实验原料和配比
  • 3.2 挤出工艺
  • 3.3 力学性能测试结果
  • 3.3.1 PP B8101（3%）:PP F401（97%）体系力学性能
  • 3.3.2 PP B8101（5%）:PP F401（95%）体系力学性能
  • 3.3.3 PP B8101（8%）:PP F401（92%）体系力学性能
  • 3.3.4 PP B8101（40%）:PP F401（60%）体系力学性能
  • 3.4 WAXD测试结果
  • 3.4.1 PP B8101（3%）:PP F401（97%）体系WAXD测试结果
  • 3.4.2 PP B8101（5%）:PP F401（95%）体系WAXD测试结果
  • 3.4.3 PP B8101（8%）:PP F401（92%）体系WAXD测试结果
  • 3.4.4 PP B8101（40%）:PP F401（60%）体系WAXD测试结果
  • 3.5 DSC测试结果
  • 3.5.1 PP B8101（3%）:PP F401（97%）体系DSC测试结果
  • 3.5.2 PP B8101（5%）:PP F401（95%）体系DSC测试结果
  • 3.5.3 PP B8101（8%）:PP F401（92%）体系DSC测试结果
  • 3.5.4 PP B8101（40%）:PP F401（60%）体系DSC测试结果
  • 3.6 SEM测试结果
  • 3.7 体系诱导结晶效果分析
  • 3.8 小结
  • 参考文献
  • 第四章 HDPE1158（5%）与PE2480（95%）诱导体系管材的增强性研究
  • 4.1 实验原料
  • 4.2 挤出工艺
  • 4.3 力学性能测试结果
  • 4.4 WAXD测试结果
  • 4.5 DSC测试结果
  • 4.6 SEM测试结果
  • 4.7 小结
  • 参考文献
  • 第五章 PP玻纤母粒与PP F401共混体系管材的增强性研究
  • 5.1 实验原料
  • 5.2 挤出工艺
  • 5.3 力学性能测试结果与分析讨论
  • 5.4 WAXD测试结果
  • 5.5 DSC测试结果
  • 5.6 SEM测试结果
  • 5.7 小结
  • 参考文献
  • 第六章 总结论
  • 在学期间发表的学术论文及所参与的研究工作
  • 致谢

    • 相关论文文献

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