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作者：

路敏

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摘要：

硅烷交联聚丙烯/聚烯烃弹性体(PP/POE)共混材料和聚丙烯/三元乙丙橡胶(PP/EPDM)共混材料以其优异的冲击韧性被广泛应用于生产生活的许多方面.但是聚丙烯种类繁多,各类型内部构成差异巨大,如何选择更适用于硅烷交联改性的基体种类,成为了实际生产加工中亟待解决的问题.以PP为基体的硅烷交联共混材料可用来制作大型塑料板材,在实际生产中得到应用广泛.但是传统生产大型塑料板材的设备及方法落后,严重影响制品的性能和使用寿命.本工作采用嵌段耐冲击共聚聚丙烯(PP-B)与均聚聚丙烯(PP-H)为基体制备了硅烷交联PP/POE(EPDM)共混材料,通过多种测试和表征方法对各材料的结构,性能和形貌进行了研究.在对硅烷交联PP/EPDM共混材料的非等温动力学研究中发现EPDM和支化或交联的凝胶颗粒可以起到异相成核的作用,明显提高了 PP的初始结晶温度和结晶峰温度.进一步对比了与硅烷交联PP/POE共混材料的性能差异,发现硅烷交联PP/POE共混材料更适合应用于实际生产.最后对硅烷交联PP/POE共混材料为基体的大型塑料板材"挤注压"一体化成型工艺进行了研究,得出硅烷交联PP/POE共混材料的最佳挤出与模压工艺参数.主要研究工作如下:(1)分别采用嵌段耐冲击共聚聚丙烯(PP-B)与均聚聚丙烯(PP-H)为基体树脂,制备了硅烷交联PP/POE(EPDM)共混材料.红外光谱分析(FTIR)测试证明乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)成功接枝到硅烷交联PP/POE(EPDM)共混材料上.通过差示扫描量热法(DSC)分析发现,POE或EPDM的引入以及硅烷交联结构的生成,使得PP相的结晶度明显降低,而热稳定却得到一定的提升.PP-B本身的冲击强度远大于PP-H,但是在与POE和EPDM硅烷交联后,其冲击强度却低于PP-H,这是因为PP-B中存在的乙烯同时发生交联,导致形成了过多的硅烷交联结构,使得材料的抗冲击性能有所降低.扫描电子显微镜(SEM)照片显示,相比较硅烷交联PP-H/POE(EPDM)共混材料,硅烷交联PP-B/POE(EPDM)共混材料的断面经正庚烷刻蚀处理后孔洞更小,界面更粗糙,以上结果表明以PP-B为基体的硅烷交联共混材料的相容性更好.硅烷交联PP-B/POE(EPDM)共混材料在结晶性,流变性能等方面与硅烷交联PP-H/POE(EPDM)共混材料类似,但却有着更好的力学性能以及热稳定性.(2)通过DSC的方法对硅烷交联PP/EPDM共混材料的结晶行为和非等温结晶动力学进行了研究.结果表明EPDM和支化或交联的凝胶颗粒可以起到异相成核的作用,提高了PP的初始结晶温度和结晶峰温度.当PP与EPDM共混后,其结晶速率得到一定的提升,而硅烷交联结构的形成却对PP相的结晶速率起到负面的作用.Avrami和Mo的模型可以很好地描述样品的非等温结晶动力学.折叠面自由能(σe)和分子链折叠功(q)的值大小排序为:PP简单PP/EPDM共混材料硅烷交联PP/EPDM共混材料.采用Kissinger和Vyazovkin法对样品的非等温结晶活化能进行了评价,结果表明硅烷交联PP/EPDM共混材料的结晶活化能(ΔE)值最低,这表明硅烷交联PP/EPDM共混材料最容易结晶.结合过往研究,对比硅烷交联PP/POE共混材料的非等温结晶过程,发现二者的非等温结晶行为类似.(3)固定硅烷交联PP/POE共混材料配方,研究了硅烷交联PP/POE共混材料大型厚制板材的挤出和模压成型工艺.在研究范围内的最佳挤出成型工艺参数为:加料速度190rpm,挤出加工温度210℃,研究范围内的最佳模压成型条件为模压温度100℃,模压时间5min,模压压力15MPa.在此基础上,对不同挤出条件下样品的流变性能和DCP的半衰期与分解率进行了研究,结合不同挤出温度下硅烷交联PP/POE共混材料的交联程度,发现他们有一定的对应关系,这为硅烷交联共混材料在挤出加工时的参数设置提供了一定参考.根据挤出和模压成型参数,得出厚度为10mm的硅烷交联PP/POE共混材料大型板材的"挤注压"一体化成型工艺参数,同时设计出一套大型塑料板材"挤注压"一体化成型系统,提高了生产效率及产品质量.

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学位级别：

硕士