Modern Plastics Processing and Applications第16卷第4期低熔點(diǎn)雙組分合金填充聚烯烴結(jié)晶性能研究孫義明孟慶浩彭少賢楊宇紅劉偉(湖北工業(yè)大學(xué)化工系,武漢,430068)摘要:利用廣角X射線衍射分析儀對(duì)低熔點(diǎn)金屬及合金填充聚合物材料體系的結(jié)晶行為進(jìn)行了研究,試驗(yàn)結(jié)果表明,少量的金屬提高了樹脂的結(jié)晶度,大量的金屬加人破壞聚合物的結(jié)晶,極性聚合物阻礙合金結(jié)晶;較高的成型加工溫度有利于體系的結(jié)晶性能的提高;第3組分加入使體系的結(jié)晶度減少、韌性變好關(guān)鍵詞:低熔點(diǎn)金屬合金金屬填料聚合物廣角X射線衍射結(jié)晶性低熔點(diǎn)金屬及合金相對(duì)于剛性填料具有許多的優(yōu)點(diǎn),本試驗(yàn)利用廣角Ⅹ射線衍射儀,討論低熔點(diǎn)金屬及合金填充聚合物材料體系中的高密度聚乙烯(HDPE)結(jié)晶性能的變化,樹脂極性、加工溫度對(duì)結(jié)晶性的影響和第3組分對(duì)結(jié)晶行為的影響。試驗(yàn)部分1原料HDPE,7000F,日本三井石油化學(xué)工業(yè)公司;聚丙烯(PP),0721,韓國(guó)三星綜合開發(fā)公司;聚氯乙烯(PVC),S1000,齊魯石化公司;Bi與Pb(質(zhì)量比56.5:43.5)混配的第3組分30行射角2(°)1.2廣角X衍射儀(WAXD)分析圖1金屬填充HDPE的X衍射曲線將樣品(如未說(shuō)明,合金填充質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%)注:ab,e,d,e金屬填充質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為0,20%,40%,80%,91%置于載玻片上,加熱,待樹脂熔化,然后在最大結(jié)晶速度溫度Tm處保溫?cái)?shù)分鐘,取出,自然冷卻至室溫。儀器: Rigaku3015Ⅹ一射線衍射儀,CuKa靶,Ni濾波,電壓35kV,25mA。2試驗(yàn)結(jié)果與討淪2.1HDPE的結(jié)晶性能的變化2.1.1樹脂X衍射特征峰的變化1214t6182024衍射角20/°)金屬填充HDPE的X衍射曲線見圖1,金屬填圖2金屬填充PP的X衍射曲線充PP的X衍射曲線見圖2注:a,b分別表示金屬填充質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0和40%圖1、圖2上可以看到,隨著金屬填充量的增2.1.2金屬填充量對(duì)HDE結(jié)晶度的影響加,聚合物基體無(wú)論是PP還是HDPE,其峰強(qiáng)迅速通過(guò)剪紙稱重法測(cè)量HDPE結(jié)晶度,測(cè)試結(jié)果衰減。這是由下面的2個(gè)原因造成:(1)隨著金屬的期:2004-03-19。加人,對(duì)樹脂的結(jié)晶起到了破壞的作用,使結(jié)晶度大中國(guó)煤化工工系副教授,主要從事幅度下降;(2)隨著金屬填充量的增加,單位體積內(nèi)高分CNMHG樹脂的含量迅速減少,引起峰強(qiáng)度的衰減。國(guó)冢目然樣字基筮壩日,壩目漏號(hào)z44013孫義明等.低熔點(diǎn)雙組分合金填充聚烯烴結(jié)晶性能研究見表1。后,分子鏈段的取向排列受到金屬限制,金屬開始對(duì)表1金屬填充量對(duì)HDPE結(jié)晶度的影響樹脂的結(jié)晶起阻礙作用,使樹脂的結(jié)晶度下降,其充金屬質(zhì)量樹脂晶區(qū)樹脂非晶區(qū)結(jié)品量越大對(duì)樹脂結(jié)晶的破壞作用越大分?jǐn)?shù),%質(zhì)量/mg質(zhì)量/mg2.2樹脂極性對(duì)結(jié)晶性能的影響55.59由圖3看出,非極性的HDPE使金屬結(jié)晶峰更23.11.8865.80尖銳,強(qiáng)度更高,結(jié)晶峰多;極性PVC中,峰主要在28.45°,31.66°和35.55°處,經(jīng)計(jì)算,金屬的晶面間由表1可知,在填充量較小時(shí),金屬的加入使距較HDPE中大幅度減小,微晶尺寸減小更大。說(shuō)HDPE基體的結(jié)晶度增加,但是過(guò)多的金屬對(duì)其結(jié)明極性的PVC體系較非極性的HDPE對(duì)結(jié)晶的阻晶有一定的阻礙作用,當(dāng)填充質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%,樹礙作用更大,并且使金屬的晶型產(chǎn)生了很大的變化脂的結(jié)晶基本上被破壞。少量的金屬的加入,起到了成核劑的作用,促進(jìn)了樹脂晶體的生成,但如果金屬的填充量太大時(shí),則對(duì)HDPE的結(jié)晶起了極大的破壞作用。2.1.3金屬對(duì)HDPE晶面間距的影響金屬對(duì)HDPE晶面間距影響結(jié)果見表2。表2金屬填充量對(duì)HDPE球晶的晶面間距的影響金屬質(zhì)量晶面方向(110)晶面方向(200)分?jǐn)?shù)%20()B/md/mmlh/m2/()B/nmd/mlh/m021.250.584.175164.9623.620.753.7634124.762021.250.604.1775158.7623.620.743.7634126.574021.450.394.1390268.3323.700.463.7509217.738021.480.454.1333216.8923.720.353.7478314.02射角28/°)圖3樹脂極性對(duì)X衍射曲線的影響注:26為衍射角,B為半高寬,d為品面間距,LM微晶尺寸由表2可知,當(dāng)金屬填充質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%時(shí),2.3加工溫度對(duì)填充體系結(jié)晶的影響HDFE的(110)和(200)面的晶面間距基本沒有變2.3.1X衍射特征峰的變化化,填充質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到40%時(shí),晶面間距明顯變小見圖4,從峰形來(lái)看,對(duì)于HDPE基體,加工溫(110)面和(200)面變化程度不同。而且金屬填充對(duì)度為190℃和155℃的峰形相近,但190℃時(shí)的峰更(110)晶面和(200)晶面的影響是不同的,在這個(gè)體尖銳,說(shuō)明190℃加工溫度的HDPE結(jié)晶更均勻。系里,對(duì)(110)晶面的影響更大,其下降幅度為(200)的2.8倍。說(shuō)明少量的金屬填充,對(duì)聚合物的晶面間距影響不大,大填充量能夠顯著地使晶面間距變小。2.1.4金屬對(duì)HDPE的微晶尺寸的影響由表2同樣當(dāng)填充質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于20%,微晶尺寸變化不大,填充質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到40%以后HDPE的微晶尺寸明顯變大,而(200)晶面的變化又較(110)晶面更為顯著。少量金屬的加入,對(duì)樹脂的微晶尺寸基本上沒有影響,而較大的填充量使晶粒尺寸顯著變大。行射角2/綜合來(lái)看,少量的金屬成為樹脂結(jié)晶的臨界晶圖4加工溫度對(duì)體系X衍射曲線的影響核,使更多的大分子鏈按折疊生長(zhǎng)機(jī)理沉積到初級(jí)中國(guó)煤化工晶核上面,對(duì)樹脂的結(jié)晶起促進(jìn)作用,結(jié)晶度提高,2CNMHG結(jié)晶發(fā)展得更完善。但是當(dāng)金屬的填充達(dá)到一定量陽(yáng)間距均較155℃體現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用第16卷第4期系有所減小2.42第3組分對(duì)樹脂晶面間距的影響2.3.3微晶尺寸的變化b的晶面間距比a的小,對(duì)于b體系,第3組分190℃體系中,晶體的尺寸均較155℃體系里的的配方使樹脂晶面間距變小要大2.4.3第3組分對(duì)樹脂微晶尺寸的影響總之,較高的加工溫度使晶體長(zhǎng)大,結(jié)晶發(fā)育完對(duì)于樹脂,第3組分的加入,無(wú)論其配比如何善;較低的加工溫度體系的晶體發(fā)育不好。這是因均使樹脂的微晶尺寸變小為較低的加工溫度時(shí),基體的粘度較大,金屬形成較第3組分的加入,在金屬與樹脂的兩相之間存大的顆粒,阻礙了HDPE鏈段的運(yùn)動(dòng),限制了在一定“橋粱”作用,增強(qiáng)了兩相間的相互作用力,更HDPE的結(jié)晶能力,使HDPE結(jié)晶晶片很薄,發(fā)育多地削弱了樹脂的結(jié)晶性和獨(dú)立能力,使樹脂的結(jié)不完善。晶度下降2。另外,最佳第3組分配方能較好地將2.4第3組分對(duì)填充體系結(jié)晶性能的影響金屬顆粒包裹起來(lái),從而阻開了樹脂對(duì)金屬結(jié)晶的2.41第3組分對(duì)材料衍射峰的影響干擾,使金屬自身的結(jié)晶能力得到恢復(fù)見圖5,a的峰強(qiáng),峰多,峰尖銳,33.13°,29.15°,30.60°處的峰在b中已經(jīng)消失,說(shuō)明第3組3結(jié)論份的加入對(duì)材料的晶型發(fā)生了轉(zhuǎn)變。a)少量的金屬提高了樹脂的結(jié)晶度,大量的金屬加入破壞聚合物的結(jié)晶,使晶面間距變小,微晶尺寸變大。b)極性聚合物對(duì)金屬結(jié)晶的阻礙作用較大c)較高的成型加工溫度有利于體系的結(jié)晶性能的提高。d)第3組分加入使體系的結(jié)晶度減少參考文獻(xiàn)situ compositions: blends of isotropic polymer如34thermoropic liquid crystalline polymer polym. Engin Sci, 1987, 2衍射角2/°)圖5第3組分對(duì)體系X衍射曲線的影響2左榘,張邦華. HPB-b-PMMA增容PVC/PE共混物球晶和結(jié)晶注:a,b分別為未加和加第3組分最佳配方行為研究.高分子材料科學(xué)與工程,196,12(2):72STUDY ON CRYSTALLIZATION PROPERTYOF POLYOLEFIN FILLED WITH LOW MELTING POINT METALSSun Yiming Meng Qinghao Peng Shaoxian Yang Yuhong Liu WeiChemistry Department of Hubei Polytechnic University, Wuhan, 430068)ABSTRACTThe crystallization property of polymer matrix filled with low melting metals and alloy was studied bywide-angle X-ray diffraction. The results suggest that polymer crystallization degree is promoted with lowaddition of metal filling. The polymer crystallization is breached with high addition of filling. the alloycrystallization is impeded by polar polymer. High processing temperature is helpful for the system crystallization proporty. The additive breachs the system crystallization, brings lower crystallization degree andhigher toughness.Keywords: low melt point metal; alloy metallic fill中國(guó)煤化工 diffractiontallization propertyHCNMHG