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超临界流体辅助聚苯醚共混改性研究

作　者: 董芬
导　师: 何亚东；信春玲
学　校: 北京化工大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 聚苯醚超临界流体黏度加工行为力学性能微观形态
分类号: TQ326.53
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 43次
引　用: 1次
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内容摘要

聚苯醚(PPO)具有良好的机械性能、耐热性和阻燃性,其强度高,尺寸稳定性好,特别是它的高温耐蠕变性,是所有热塑性工程塑料中最强的。但是它的玻璃化转变温度高,熔体黏度高,流动性差,需在300℃的高温下加工,加工成型性差,严重影响了PPO的应用和推广。目前最重要的解决措施是对PPO进行共混改性,但是由于PPO分子链上苯环的存在导致PPO熔体流动性能较差的特殊性,单单使用双螺杆挤出机也不能够很好地实现PPO的熔融共混改性,还需要一些辅助手段才能顺利完成。而对于大多数聚合物来说,超临界二氧化碳(SC-CO2)流体是一种良好的增塑剂,能显著提高聚合物熔体的流动性。因此,SC-CO2越来越多的应用在聚合物共混改性中。本论文系统研究了SC-CO2注入对PPO/POE-g-MAH, PPO/HIPS共混体系流变性、加工性及共混物力学性能和微观结构的影响,初步分析平均SC-CO2辅助PPO共混改性的优缺点。本课题用狭缝口模流变仪和在线流变测试系统对PPO、POE-g-MAH、HIPS的流变行为进行了研究。结果表明,SC-CO2的加入降低了PPO的剪切黏度,且随SC-CO2加入量增加,PPO剪切黏度降低幅度增大,与未注气相比,当SC-CO2加入量为4wt%,剪切速率120s-1时,PPO剪切黏度降低36.7%；SC-CO2加入对PPO、POE-g-MAH、HIPS黏度降低影响程度不同,对PPO降黏效果最显著。因此,SC-CO2加入可降低PPO共混体系的黏度比,与未注气相比,SC-CO2加入量为2wt%,剪切速率120s-1时,PPO/POE-g-MAH共混体系黏度比降低15.7%, PPO/HIPS共混体系黏度比降低13.2%,黏度比降低有助于共混体系的分散混合。利用自行研制的在线数据采集系统,分别采集和分析了SC-CO2辅助PPO共混改性过程时,挤出机内熔体压力、扭矩和比能耗的变化。结果表明：SC-CO2加入有助于降低PPO共混体系挤出时熔体压力、扭矩和比能耗。随SC-CO2注入量增大,熔压、扭矩、比能耗的下降幅度增大。与未注气相比,当SC-CO2注入量为4wt%时,PPO/POE-g-MAH共混体系挤出时熔体压力最大降低33.5%,挤出机扭矩最大降低10.77%,比能耗最大降低16.63%。对SC-CO2辅助PPO共混改性得到的样品进行机械性能测试,并采用SEM考察共混物的微观结构。结果表明：SC-CO2的加入使PPO共混体系的冲击强度提高,共混体系的拉伸强度和延伸率降低。与未注气相比,SC-CO2注入量2wt%时,PPO/POE-g-MAH共混体系的冲击强度提高85.6%,达到了79MPa,拉伸强度降低5.3%；SC-CO2的加入有助于聚合物的分散混合,共混体系分散相平均粒径减小,分散相粒径分布宽度指数变窄。与未注气相比,SC-CO2注入量3wt%时,PPO/POE-g-MAH(950：50)共混体系分散相粒径降低43.8%,为0.125um,粒径分布宽度指数降低20.7%。简单分析了注入SC-CO2后,在排气段是否抽真空对共混物挤出加工时熔体压力、挤出机扭矩、比能耗以及力学性能和微观结构的影响。结果表明：与不抽真空时相比,在排气段抽真空,拉伸强度和延伸率提高,冲击强度略有降低,共混物的熔体压力、扭矩、比能耗增大,分散相平均粒径增大,粒径分布宽度指数增大,但与未注气相比,冲击强度提高,分散相平均粒径减小。

超临界流体辅助聚苯醚共混改性研究

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