线性低密度聚乙烯和聚苯乙烯共混物的原位增容

采用反应挤出的方法，通过使用Friedel-Crofts反应，以AICl3为催化剂对原位增容线性低密度聚乙烯（LLDPE）和聚苯乙烯（PS）共混体系的反应机理、接枝物结构、材料的结构一性能关系、共混物的相分布形态以及多重结晶行为进行了深入研究。使用激光拉曼光谱研究了以AICl3作为LLDPE/PS共混体系的Friedel-Crafts反应的催化剂生成的接枝物的结构，通过对一系列模型化合物结构的分析，确定了发生接枝反应的点应为聚苯乙烯苯环上次甲基的对位。对于增容后共混物的力学性能进行了分析，并找出有效提高力学性能的工艺。根据测定，增容后的LLDPE/PS（80／20）共混物的Izod冲击性能从80J／m提高到了400）／m以上。断裂伸长率从350％提高到了800％以上。相对应的共混物的相分布形态也得到了极大的改善。这种力学性能上的提高，使得LLDPE／PS共混物真正具有了使用价值及商业前景。这也是研究LLDPE/PS共混物主要目的之一。随着含量AICl3的增加，共混物中PS分散相粒子的尺寸逐渐减小，直至共混物的相分布形态由原来的分散相一连续相结构变为双连续结构。这种形态上的改变，正是力学性能提高的基础。添加过量的AlCl3会对共混物产生一定的降解作用。通过GPC和MER等手段的分析，发现这种降解作用对于共混物中的 PS组分更加明显，而且这种降解只发生在接枝反应之后，与接枝反应是一对竞争的反应。研究了增容后的LLDP／PS（20／80）共混物的熔融结晶行为，发现了这个共混物具有复杂的多重结晶行为。通过对共混物界面层的SEM和TEM观察分析发现：在共混物的LLDPE和PS两相的中间，具有一层由LLDPE-g-PS接枝共聚物形成的界面层。这个界面层中的LLDPE链段与LLDPE均聚物在熔体中紧密的缠结着。当共混体系从较高的熔融温度逐渐下降的时候，接枝共聚物会因为链段之间的相互作用而在熔体下就形成相分离。在接枝共聚物的有序化过程中，与之紧密缠结的LLDPE均聚物分子也会随着有序化的过程而进入相分离所形成的微域结构中。研究了共棍物的这种多重结晶行为。根据共聚物的特性，首次采用了对共混物进行熔点温度之上的高温退火来研究有序一无序转变对共混物多重结晶行为的影响。由于在两相界面层的LLDPE-g-PS接枝共聚物有序化所形成的大量的微域结构限制了处于其中的LLDPE分子的结晶，导致这部分LLDPE分子结晶所需的过冷程度增加，最终只能采用均相成核的方式结晶所致。研究发现，在不同的熔融温度、退火温度以及退火时间都会对共混物的这种受限结晶行为产生很大的影响。在低于接枝共聚物的有序一无序转化温度下退火时，受限于接枝物形成的微域结构中的LLDPE均聚物分子会在这个过程中从微域结构中脱离，重新进入更大的LLDPE分散相粒子中。如果退火的温度高于接枝共聚物的有序一无序转化温度，那么这些LLDPE均聚物分子仍然会在降温的时候被“吞入”有序化所形成的微域结构中而无法脱离这种受限环境。