聚乙烯官能化及其与PBT共混体系结构性能研究

本工作用反应挤出接枝的方法，以甲基丙烯酸环氧丙醋和丙烯酸为单体，有机过氧化物为引发剂，对聚乙烯进行了宫能化。对文献中各种测定PE－g－GMA中GMA含量的方法进行了比较和改进，提出了一种操作较为简单可靠的方法米测定PE－g－GMA中GMA的含量。研究了单体、引发剂浓度、反应时间和反应温度对接枝率和凝胶含量的影响。引发剂浓度对交联反应的影响最大，存在一个引发剂浓度的临界值，超过这一数值，则聚乙烯熔融接枝会产生大量的凝胶。加入给电子试剂，如对－苯醌，亚磷酸三苯醋，四氯化碳等，可以使凝胶含量由17％降低到1％左右，而接枝率只有轻微的下降，由1％降低到0.8%。在低引发剂浓度和单体浓度的情况下，加入油酸可以使接枝率有显著的提高，由0.1提高到0.7%。在过氧化物引发剂中加入秋兰姆化合物，可以使自由基引发接枝反应和交联反应的程度降低，接枝率由1％降低到0.2%,熔体流动速率由0.2提高到8。而苯乙烯的加入可以使接枝率有明显的提高，由0.8%提高到1.4%。官能化聚乙烯的结晶速率随接枝率的增加而增加，但是其结晶熔融烩随接枝率的增加而降低。原因可能是接枝链既起到了成核剂的作用，又抑制了PE的结晶生长过程。对PBTILLDPE－g－AA共混物的力学性能研究表明，其断裂伸长率和冲击强度与PBTILLDPE相比有了明显提高，断裂伸长率最高可以提高5倍，非缺口冲击强度提高幅度也很大，当LLDPE－g－AA接枝率为1％时，样条未能冲断，而PBTILLDPE只有在组成为30170时才发生部分断裂，其余组分样品则完全发生脆性断裂。增容后的共混物的拉伸强度略有改善。这说明接枝到LLDPE上的AA中的竣基与PBT的端经基存在较为强烈的相互作用，使官能化的LLDPE与PBT的相容性得到了提高，从而使共混物的韧性得到了大幅度改善，强度和模量则略有改善。对共混物的形态观察表明，随共混物中LLDPE含量的增加，作为分散相 的LLDPE的粒子尺寸逐渐增加，尺寸分布也不均匀，而当共混物中加入LLDPE－g－AA后，作为分散相的LLDPE－g－AA的粒子尺寸与LLDPE相比减少了一半左右，尺寸分布也更加均匀。尽管加入LLDPE－g－AA使共混物的相容性得到改善，但当PBT作为连续相存在时，共混体系仍然表现为脆性断裂，只有当LLDPE为连续相时，共混物才表现为韧性断裂。增容后的共混物在裂纹引发区表现出塑性变形的特征，而在裂纹的不稳扩展区仍然为脆性断裂，说明相容性的改善主要是提高了共混物的裂纹引发能和稳定扩展能，因此共混物的非缺口冲击强度提高非常明显。另外在拉伸的情况下，相容性的改善使材料出现宏观的剪切屈服成颈的现象，从而使断裂能大幅度提高。加入LLDPE到PBT中，抑制了PBT的正常球晶的形成，使PBT球晶中正常球晶的含量降低，这种效应随LLDPE－g－AA中AA含量的增加而增加，而对总的结晶度的影响较小，说明共混物两组分之间的相互作用主要是使PBT的结晶形式受到影响。对官能化聚乙烯蠕变行为和动态流变行为的研究表明，官能化聚乙烯的零切粘度(3.9 * 10~4Pa.s)要高于纯聚乙烯(1.28 * 10~4Pa.s)，其熔体弹性也有显著提高，这不仅是由于分子量增加造成的，而且对接枝率比较高的官能化聚乙烯，也存在长支链的影响。共混物的粘度与共混物组成的关系在低剪切应力的情况下，符合Utracki方程。高剪切应力条件下，共混物的形态沿毛细管径向位置不同发生改变导致Utracki方程失效。Utrackl方程中的表征界面滑移因子的参数刀不仅与剪切应力有关，而且与两组分的粘弹性有关。