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改性碳酸钙填充HDPE塑料流变性能研究

放大字体??缩小字体 发布日期:2016-02-26??来源:中国亚博app应用下载网??作者:[db:作者]
核心提示:  具有与钛酸酯类偶联剂类似的改善填充体流动性的效果,与纯CaC3填充体相比改性填充体熔体粘度随填充量增加而上升的趋势变小,对温度敏感性加大,有利于注射成型加工:聚氧乙烯醚;改性;HDPE/CaC3;

  具有与钛酸酯类偶联剂类似的改善填充体流动性的效果,与纯CaC3填充体相比改性填充体熔体粘度随填充量增加而上升的趋势变小,对温度敏感性加大,有利于注射成型加工:聚氧乙烯醚;改性;HDPE/CaC3;流变性填充改性是高分子合成材料的重要改性手段之一,填充改性除了能改善制品的加工性能和物理机械性能外,在降低制品成本,节省树脂及其它原料上具有其它改性方面无法取代的优点无机填充料的加入通常会使塑料熔体粘度上升、流动性下降,造成成型困难据报道用钛酸酯类偶联剂和聚氧乙烯醚表面活性剂等物质对填料进行表面处理,既能提高填充材料力学性能,又能显着改善其加工流动性。

  用钛酸酯处理过的HDPE/CaC3塑料流变性能已被大多数塑料加工厂家所掌握,而用聚氧乙烯醚类表面活性剂处理填充体系的流变性能研究还比较少。本文以钛酸酯作对照,着重研究聚氧乙烯醚类改性的HDPE/CaC3填充体系的流变性能,为制定塑料加工工艺参数提供理论依据1实验部分1.1原料58g/min,扬子石油化工公司烯烃厂产品。

  重质碳酸钙(CaC3),500目,白度>94,记作C钛酸酯偶联剂KR-TTS,美国产,记作T分散剂及其它液体,国产。

  聚氧乙烯醚类液体,记作P,未加改性剂时,记作N1. 2配方填充塑料中CaC3(C)质量百分含量分别为20%、3、40% 5和60%,改性剂,(T,P)含量固定为填料量的25%,并加少量分散剂及其它助剂1.3填充塑料制备工艺流程干燥的CaC3与稀释的改性剂等―高速混合―活性碳酸钙―挤出冷却-切粒-流变性能测试用料CaC3经干燥后与改性剂等在高速混合机中于2000r/min转速下混合20min,进行表面包覆制得活性碳酸钙,后者与HDPE在S-45/20D型挤出机中挤出造料,用于流变性能测试1.4试样标记活性碳酸钙用C-X表示,X代表改性剂品种,如C-P表示用聚氧乙烯醚类液体处理的CaC3;填充塑料用C-X-W表示,W代表填充剂质量百分数,如C―P- 40表示用聚氧乙烯醚类液体处理的活性碳酸钙填充的HDPE塑料,其中填充剂质量40%. 1.5流变性能测试方法190型熔体指数仪,按HGZ-888-76标准方法测试剪切应力、剪切速率熔体粘度等值用日本东洋精机毛细管流变仪测定毛细管:L 40:1,流入角180°试验温度(170-230)°C1.6流变数据处理方法高聚物流变性主要是指剪切应力与剪切速度之间的关系,计算公式如下:幂率方程f=KV 2),V―剪切速度(sYn―非牛顿指数。

  剪切应力f=APr/2L剪切速率V=4Q/rr3 2结果与讨论21改性剂的影响给出了不同改性填充体系的熔体指数MI与填充量W的关系从图中可以看出,随着W的增加,MI值下降,即在HDPE中加入CaCO3后流动性下降,但改性剂能明显提高填充体的熔体指数,改善熔体流动性,特别在高填充量情况下更为显着。就两种改性剂而言,P的改性效果比T更明显。

  40填充体系在一般注射成型剪切速度范围内流变性的影响。由图可见,与未改性相比,改性剂使熔体粘度下降,流动性提高值得注意的是,在较低剪切速率下P的降粘效果比T好,而在较高剪切速率下则相反。

  CaCO3填料粒子作为不可形变的刚性单元,其流动性极差。它的加入势必使填充体系流动阻力增大,粘度升高。PT改性填充体系的粘度比未改性N体系低的原因是包覆在粒子表面和游移于粒子间的低分的改性剂,起到类似润滑剂的作用,减小了粒子运动的摩擦阻力,同时也使粒子凝聚为多聚体的趋势减少的缘故22填充量的影响表示经P改性后不同填充体系熔体粘度Z和壁处剪切速度V的关系Z随V增加而减小,且在高V下下降更为明显,说明在高V下体系的非牛顿性更为显着。这使因填充量增加Z上升的趋势受到抑制由图可见,在注射成型范围内,高填充量体系的Z与纯树脂相比增加甚少,可以预料,这种填充塑料用于注射成型是适宜的。高V下填充体系表现出更强非牛顿性的原因,可以认为是强剪切作用下填料粒子形成的连续网状结构发生解体或破坏的结果23温度的影响5给出不同温度下填充体系的剪切应力(f)和剪切速度(V的关系。恒f下,随着温度的升高,熔体粘度V下降,流动性提高,易于加工成型。

  高分子填充体系的粘度对温度的敏感性可用其粘流活化能E来表示。粘流活化能表明了熔体粘度对温度的敏感程度。E值越大,说明熔体粘度对温度越敏感,用提高温度的办法改善其流动性的效果越显着首先在固定剪切应力下,测定不同填充量对粘流活化能的影响,结果绘于由图可见,粘流活化能随剪切应力增加而减小,但却不随填充量而变化前者表示高剪切应力下Z(t)敏感性降低,即与低剪切速率相比,在高剪切速率范围内通过升高温度,粘度下降幅度较小;后者意味着通过升温而降粘的效果不会因填充量增大而下降换言之,借升温来改善填充塑料的流动性,即使在高填充量下也与纯树脂是同样奏效的表示改性剂对填充体系粘流活化能的影响与E不随填充量改变相反,E却因使用少量改性剂而增大,特别是在使用P情况下更为明显这种现象反映了改性剂对作为流动单元的填料粒子的结构形态的某种影响显然,改性剂使填充体系Z对温度的敏感性增加,即提高温度可降低熔体粘度,特别是经P处理过的填充系统效果更隹3结论3.1聚氧乙烯醚类具有与钛酸酯类似的改善填充体流动性的效果相同PT用量下,P在较低V范围内的降粘效果比T好,而在高V范围内则相反。

  改性剂对粘流活化能的影响3.2改性填充体的流变行为在高V下表现出更强的非牛顿性,熔体粘度因填充量增加而上升的趋势受到抑制,有利于材料的注射成型。

  3.3P改性填充材料的粘流活化能随剪切应力增加而减小,但却不随填充量而变化这种填充材料通过升温而降粘的效果,不会因填充量增大而下降。

  3.4填充材料的粘流活化能因使用少量改性剂PT而增大。改性剂使填充材料粘度对温度敏感性增大的这一效应,对注射成型也十分有利

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