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miPP/mPE、miPP/HDPE共混体系熔体流变性能研究

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miPP mPE miPP HDPE 体系熔体流变
性能研究

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高分子工程

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简介：

邢强王益亨朱美芳* 陈彦模张瑜（东华大学材料学院纤维材料改性国家重点实验室上海 200051）（电话：021－62373218 传真：021－62708719 E-mail：xq51@mail.dhu.edu.cn ）茂金属催化剂的制备及应用，茂金属催化剂催化聚合的聚烯烃共聚物的研究近年来成为国际高分子领域发展的热点之一。作为第五代聚丙烯催化剂的茂金属（Metallocene）催化剂，与传统的齐格勒—纳塔催化体系相比[1]，催化活性高，活性中心单一，定向配位聚合能力强，所得聚合物分子量分布窄。Science杂志上刊登了Chaffin[2]等人研究等规聚丙烯与聚乙烯压板界面熔接强度的文章，研究发现茂金属聚丙烯（miPP）与茂金属聚乙烯(mPE)薄板间有很强的界面缠结，其界面强度甚至超过了任一组分的薄片强度，而传统的齐格勒—纳塔催化ziPP与PE压板间熔接强度很低。这一现象的发现引起了众多学者对于茂金属催化聚烯烃性质的进一步研究。虽然关于PP/PE共混体系性能研究已有大量的报道，但对于新型茂金属聚丙烯（miPP）与聚乙烯（PE）共混体系研究还未见报道。我国在茂金属催化剂及其聚烯烃的研究起步较晚，且大多集中在mPE的研制，而工业化生产还未有所报道。有关茂金属聚丙烯研究方面还很欠缺，而涉及miPP的应用开发的研究则更加少。本文对比研究了miPP/mPE，miPP/HDPE两种共混体系流变性差异及其影响因素，为miPP/PE共混纤维的研制提供指导。研究表明miPP单一体系表观粘度在低剪切速率下受温度的影响比较大，但在高剪切速率时miPP的表观粘度变化不大，对温度的依赖性减小，其粘流活化能高于传统的ziPP。图1为miPP/HDPE、miPP/mPE共混体系在230℃时不同共混比例流动曲线，从图中可以看出：在相同温度下，PE含量为5%时，共混体系表观粘度与纯miPP相比变化不大；当共混比例增加到15%时，共混体系表观粘度较miPP显著增大且miPP/HDPE共混体系粘度高于miPP/mPE，这主要是由于HDPE粘度高于mPE，且随共混比例的增加，高粘度PE对共混体系粘度影响增加。此外，PE含量对共混体系粘度的影响与温度有很大的关系，温度越高PE含量对共混体系粘度的影响越显著。这可能是由于两种PE分子量比miPP大，粘度较miPP高，随着温度的升高，高粘度组分对共混体系粘度的影响增加。图2为不同比例共混体系的流动活化能图。当聚合物流体具有较大的ΔEη值时，要注意保持流体温度的恒定，以免粘度发生较大的波动，而不利于成形的稳定。从图2中可以看出：miPP的活化能在miPP/mPE共混体系和miPP/HDPE共混体系之间，可见mPE和HDPE的加入对miPP起到不同的作用。HDPE的加入降低了miPP的活化能，而mPE的加入则提高了miPP的活化能。miPP/mPE体系比miPP/HDPE体系的粘流活化能高，这说明温度对于miPP/mPE体系粘度的影响较大，因此miPP/mPE体系的纺丝成形对于温度的要求比较严格。这可能是由于mPE自身熔点低于HDPE，分子量较HDPE小，加入到miPP后在所测的温度范围内对温度的敏感性高于HDPE。从图中还可以发现，随着剪切速率的增大，粘流活化能下降。这说明在高剪切速率下，熔体流动性能对温度的依赖性降低，在普通纺速率范围内，纺丝成形稳定。此外，当mPE和HDPE加入量增加，粘流活化能下降，有利于纺丝成形稳定性。关键词:茂金属聚丙烯(miPP) 茂金属聚乙烯(mPE) 高密度聚乙烯（HDPE）共混流变性参考文献 [1]: 张瑜，闫卫东，朱美芳等，纺织导报，1999，5：8 [2]: Kimberly A, Chaffin Jeffrey S, Science, 2000, Vol.288:2187~2190 致谢本工作得到上海市优秀学科带头人计划（00XD14005），上海市“重中之重”项目资助

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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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