双峰HDPELDPE在热压历史条件下结晶行为的研究.pdf

湘潭大学硕士学位论文双峰HDPE/LDPE在热压历史条件下结晶行为的研究姓名：姜娜申请学位级别：硕士专业：高分子化学与物理指导教师：戴文利20071110摘 要 I摘 要 由 于 双 峰 聚 乙 烯（ BPE）是 继 茂 金 属 聚 乙 烯 之 后 的 又 一 新 型 材 料 ，于1995 年 以 后 才 开 发 成 功 并 投 入 工 业 化 生 产 的 ， 人 们 对 它 的 加 工 和 使 用 尚处 于 摸 索 阶 段 ， 国 内 外 对 它 的 研 究 都 集 中 在 开 发 新 型 双 峰 聚 乙 烯 生 产 用催 化 剂 上 ， 对 双 峰 聚 乙 烯 性 能 方 面 的 研 究 报 道 也 不 多 见 为 加 快 普 通 聚乙 烯 高 性 价 比 和 功 能 化 的 步 伐 ， 有 必 要 对 双 峰 聚 乙 烯 的 性 能 进 行 研 究 ，为 双 峰 聚 乙烯的推广和应用提 供依据 本 文 通 过 分 析 不 同 实 验 条 件 下 测 得 的DSC 曲 线,对 不 同 配 比 的 双 峰高 密 度 聚 乙 烯（ 双 峰 HDPE）/低 密 度 聚 乙 烯（ LDPE）共 混 物 的 结 晶 行 为进 行 一 些 探 讨 ， 同 时 对 不 同 热 压 历 史 条 件 下 双 峰 HDPE/LDPE 的 结 晶 行 为进 行 一 系 列 的 研 究 。

通 过 热 偏 光(PLM)分 析 和 扫 描 电 镜 (SEM)分 析,对不同 热 压 历 史条件下双峰 HDPE/LDPE 形成的晶体形貌进行直观的观测 当 双 峰HDPE 含 量 小 于40％ 时 ， DSC 熔 融 峰 为 双 峰 ， 说 明 双 峰HDPE/LDPE 共 混 物 中 首 先 发 生 液-液 相 分 离 现 象 ， 双 峰 HDPE 与 LDPE形 成 各 自 的 富 集 区 ， 双 峰 HDPE 和 LDPE 能 够 分 别 结 晶 形 成 双 峰 ，而 当双 峰 HDPE 含 量 大 于 40％ 时 ， 熔 融 峰 和 结 晶 峰 均 为 单 峰 ， 说 明 有 共 结 晶现 象 的 发 生 通 过 分 析 不 同 热 压 历 史 条 件 下 样 品 的 DSC 曲 线 ， 当 样 品 快 速 冷 却 结晶 时 ， 淬 冷 能 大 大 促 进 共 结 晶 的 发 生 ， 而 相 反 地 ， 当 样 品 缓 慢 冷 却 时 ，DSC 曲 线 表 明 其 液 -液 相 分 离 现 象 更 加 明 显 ，结 晶 度 升 高 ，体 系 倾 向 于 生成 完 善 的晶体结构。

样 品 经 过 KMnO4刻 蚀 法 刻 蚀 后 ， SEM 照 片 显 示 在 不 同 的 热 压 条 件 下 ，双 峰HDPE/LDPE 的 结 晶 形 态 存 在 着 很 大 的 差 异 样 品 在 淬 冷 后 ， SEM照 片 显 示 相 邻 的 球 晶 互 相 碰 撞 而 形 成 带 状 球 晶 结 构 相 反 地 ， 当 样 品 在缓 慢 冷 却 后 ，可 以 清 晰 的 看 到 辐 射 等 效 的 分 枝 单 元 的 多 晶 体 排 列 ,倾 向 于产 生 球 状 外 壳 ,不 成 熟 的 球 晶 和 成 熟 的 球 晶 可 分 别 在 不 同 组 分 的 共 混 样品 中 观 测 到 在 纯 双 峰 HDPE 注 射 成 型 后 的 样 品 的 结 晶 形 貌 图 中 ， 可 以清 楚 地 看 到 注 射 取 向 后 的 纤 维 结 构 ， 它 由 无 数 并 排 的 纤 维 组 成 ， 纤 维 长由 几 个 微 米 至 几 十 个 微 米 不 等 ， 其 横 向 尺 寸 仅 0.05～0.1µm 左 右 ， 并 通过 结 晶 链 的 规 整 排 列 形 成 结 晶 片 层 。

在 双 峰 HDPE / LDPE（ 20/80）注 射成 型 样 品 的 结 晶 形 貌 图 中 ， 虽 然 仍 可 以 清 楚 地 看 到 注 射 取 向 后 的 纤 维 结构 ， 但 它 与 纯 双 峰 HDPE 经 注 射 成 型 后 所 形 成 的 结 晶 形 态 存 在 着 明 显 的湘潭大学硕士学位论文 II差 异 它 是由无数纤维相互交 织而成，呈现出无规则分布的网状结构 关 键 词 ： 双峰聚乙烯；低密度 聚乙烯；结晶行为；结晶形态；热压历史ABSTRACT IIIABSTRACT Since bimodal polyethylene is a new type of material after the appearance of metallocene polyethylene and was not successfully developed and commercialized until 1995, the process and use of it are still in the experimental stage. Study on bimodal polyethylene at home and abroad is mainly on the development of catalyst used in the manufacturing of bimodal polyethylene and research reports on the performance of bimodal polyethylene are scarce. To expedite ordinary polyethylene cost-effective and function of the pace, it is necessary to study the performance of bimodal polyethylene， and then provide the basis for the popularization and application of the bimodal polyethylene. In this article the melting and crystallizing behaviors of bimodal HDPE/LDPE blends of different composition ratios are discussed by DSC analysis under different test conditions. Also a direct observation is made on the crystalline morphologies of bimodal HDPE with different thermal and pressure histories. Via analyzing DSC curves under different thermal and pressure histories, When the bimodal HDPE content was less than 40%, the liquid–liquid phase separation was occurred firstly, drove bimodal HDPE and LDPE chain segments to form their individual rich domains, bimodal HDPE and LDPE could crystallize separately and two peaks were observed on the DSC trace; when the bimodal HDPE content exceeded 40%,there was only single crystallizing peak appeared on the DSC trace which indicated that co–crystallization occurred. When applying different cooling rates, cocrystallization of bimodal HDPE/LDPE was greatly stimulated by quenching; on the contrary, the liquid–liquid phase separation was occurred distinctly, the crystallinity increased, and then prone to form more perfect crystal when applying slow cooling rates. Samples were etched using KMnO4 etching procedures, the SEM micrographs showed that the crystalline morphologies of bimodal polyethylene and its blends under different thermal and pressure histories existed obvious diversities. When the blends rapidly quenched, the SEM 湘潭大学硕士学位论文 IVshows that Neighbouring spheruliters impinged each other, made banded spheruliters fill all the spaces. On the contrary, when the blends slowly quenched, it can be clearly seen that a polycrystalline array of equivalent radiating, branching units tend to produce a spherical envelope, it begin with a fibre and evolve through sheaf-like embryos before attain a spherical envelope, immature spherulites and mature spherulites can be found in blends with different composition. The morphology of injection molded pure bimodal HDPE shows that the structure of fiber after the injection orientation can be clearly observed as being composed of numerous juxtaposed fibers with lengths ranging from a few microns to several dozens of microns, and the thickness of these crystalline lamellae is only 0.05~0.1µm. The tightly packed lamellae are formed through regular arraying of crystal chains, and formed a single population. On the contrary, the morphology of injection molded bimodal HDPE/LDPE (20/80 by weight) is different. Althoug。