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miPP/mPE、miPP/HDPE共混體系熔體流變性能研究

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miPP mPE miPP HDPE 體系熔體流變
性能研究

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高分子工程

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邢強王益亨朱美芳* 陳彥模張瑜（東華大學材料學院纖維材料改性國家重點實驗室上海 200051）（電話：021－62373218 傳真：021－62708719 E-mail：xq51@mail.dhu.edu.cn ）茂金屬催化劑的制備及應用，茂金屬催化劑催化聚合的聚烯烴共聚物的研究近年來成為國際高分子領域發展的熱點之一。作為第五代聚丙烯催化劑的茂金屬（Metallocene）催化劑，與傳統的齊格勒—納塔催化體系相比[1]，催化活性高，活性中心單一，定向配位聚合能力強，所得聚合物分子量分布窄。Science雜志上刊登了Chaffin[2]等人研究等規聚丙烯與聚乙烯壓板界面熔接強度的文章，研究發現茂金屬聚丙烯（miPP）與茂金屬聚乙烯(mPE)薄板間有很強的界面纏結，其界面強度甚至超過了任一組分的薄片強度，而傳統的齊格勒—納塔催化ziPP與PE壓板間熔接強度很低。這一現象的發現引起了眾多學者對于茂金屬催化聚烯烴性質的進一步研究。雖然關于PP/PE共混體系性能研究已有大量的報道，但對于新型茂金屬聚丙烯（miPP）與聚乙烯（PE）共混體系研究還未見報道。我國在茂金屬催化劑及其聚烯烴的研究起步較晚，且大多集中在mPE的研制，而工業化生產還未有所報道。有關茂金屬聚丙烯研究方面還很欠缺，而涉及miPP的應用開發的研究則更加少。本文對比研究了miPP/mPE，miPP/HDPE兩種共混體系流變性差異及其影響因素，為miPP/PE共混纖維的研制提供指導。研究表明miPP單一體系表觀粘度在低剪切速率下受溫度的影響比較大，但在高剪切速率時miPP的表觀粘度變化不大，對溫度的依賴性減小，其粘流活化能高于傳統的ziPP。圖1為miPP/HDPE、miPP/mPE共混體系在230℃時不同共混比例流動曲線，從圖中可以看出：在相同溫度下，PE含量為5%時，共混體系表觀粘度與純miPP相比變化不大；當共混比例增加到15%時，共混體系表觀粘度較miPP顯著增大且miPP/HDPE共混體系粘度高于miPP/mPE，這主要是由于HDPE粘度高于mPE，且隨共混比例的增加，高粘度PE對共混體系粘度影響增加。此外，PE含量對共混體系粘度的影響與溫度有很大的關系，溫度越高PE含量對共混體系粘度的影響越顯著。這可能是由于兩種PE分子量比miPP大，粘度較miPP高，隨著溫度的升高，高粘度組分對共混體系粘度的影響增加。圖2為不同比例共混體系的流動活化能圖。當聚合物流體具有較大的ΔEη值時，要注意保持流體溫度的恒定，以免粘度發生較大的波動，而不利于成形的穩定。從圖2中可以看出：miPP的活化能在miPP/mPE共混體系和miPP/HDPE共混體系之間，可見mPE和HDPE的加入對miPP起到不同的作用。HDPE的加入降低了miPP的活化能，而mPE的加入則提高了miPP的活化能。miPP/mPE體系比miPP/HDPE體系的粘流活化能高，這說明溫度對于miPP/mPE體系粘度的影響較大，因此miPP/mPE體系的紡絲成形對于溫度的要求比較嚴格。這可能是由于mPE自身熔點低于HDPE，分子量較HDPE小，加入到miPP后在所測的溫度范圍內對溫度的敏感性高于HDPE。從圖中還可以發現，隨著剪切速率的增大，粘流活化能下降。這說明在高剪切速率下，熔體流動性能對溫度的依賴性降低，在普通紡速率范圍內，紡絲成形穩定。此外，當mPE和HDPE加入量增加，粘流活化能下降，有利于紡絲成形穩定性。關鍵詞:茂金屬聚丙烯(miPP) 茂金屬聚乙烯(mPE) 高密度聚乙烯（HDPE）共混流變性參考文獻 [1]: 張瑜，閆衛東，朱美芳等，紡織導報，1999，5：8 [2]: Kimberly A, Chaffin Jeffrey S, Science, 2000, Vol.288:2187~2190 致謝本工作得到上海市優秀學科帶頭人計劃（00XD14005），上海市“重中之重”項目資助

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2006-08-23 13:35:53

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isingsong7 2010-12-11 23:16:42

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