改性碳酸鈣填充HDPE塑料流變性能研究
用鈦酸酯解決過的HDPE/CaC3塑料流變性能已被大多數塑料加工廠家所掌握,而用聚氧乙烯醚類外表活性劑解決填充體系的流變性能鉆研還比較少。本文以鈦酸酯作對照,著重鉆研聚氧乙烯醚類改性的HDPE/CaC3填充體系的流變性能,為制定塑料加工工藝參數提供實踐根據1實驗部分1.1原料58g/min,揚子石油化工公司烯烴廠產品。
重質碳酸鈣(CaC3),500目,白度>94,記作C鈦酸酯偶聯劑KR-TTS,美國產,記作T分散劑及其它液體,國產。
聚氧乙烯醚類液體,記作P,未加改性劑時,記作N1. 2配方填充塑料中CaC3(C)質量百分含量別離為20%、3、40% 5和60%,改性劑,(T,P)含量固定為填料量的25%,并加少量分散劑及其它助劑1.3填充塑料制備工藝流程枯燥的CaC3與稀釋的改性劑等―高速混合―活性碳酸鈣―擠出冷卻-切粒-流變性能測試用料CaC3經枯燥后與改性劑等在高速混合機中于2000r/min轉速下混合20min,停止外表包覆制得活性碳酸鈣,后者與HDPE在S-45/20D型擠出機中擠出造料,用于流變性能測試1.4試樣標志活性碳酸鈣用C-X表示,X代表改性劑種類,如C-P表示用聚氧乙烯醚類液體解決的CaC3;填充塑料用C-X-W表示,W代表填充劑質量百分數,如C―P- 40表示用聚氧乙烯醚類液體解決的活性碳酸鈣填充的HDPE塑料,其中填充劑質量40%. 1.5流變性能測試方法190型熔體指數儀,按HGZ-888-76標準方法測試剪切應力、剪切速率熔體粘度等值用日本東洋精機毛細管流變儀測定毛細管:L 40:1,流入角180°試驗溫度(170-230)°C1.6流變數據解決方法高聚物流變性主要是指剪切應力與剪切速度之間的關系,計算公式如下:冪率方程f=KV 2),V―剪切速度(sYn―非牛頓指數。
剪切應力f=APr/2L剪切速率V=4Q/rr3 2結果與探討21改性劑的影響給出了不同改性填充體系的熔體指數MI與填充量W的關系從圖中能夠看出,隨著W的增加,MI值下降,即在HDPE中參與CaCO3后活動性下降,但改性劑能明顯進步填充體的熔體指數,改善熔體活動性,特別在高填充量狀況下更為顯著。就兩種改性劑而言,P的改性成效比T更明顯。
40填充體系在一般注射成型剪切速度范圍內流變性的影響。由圖可見,與未改性相比,改性劑使熔體粘度下降,活動性進步值得留神的是,在較低剪切速率下P的降粘成效比T好,而在較高剪切速率下則相反。
CaCO3填料粒子作為不可形變的剛性單元,其活動性極差。它的參與勢必使填充體系活動阻力增大,粘度升高。PT改性填充體系的粘度比未改性N體系低的起因是包覆在粒子外表和游移于粒子間的低分的改性劑,起到相似光滑劑的作用,減小了粒子運動的摩擦阻力,同時也使粒子凝聚為多聚體的趨勢減少的緣故22填充量的影響表示經P改性后不同填充體系熔體粘度Z和壁處剪切速度V的關系Z隨V增加而減小,且在高V下下降更為明顯,闡明在高V下體系的非牛頓性更為顯著。這使因填充量增加Z回升的趨勢受到克制由圖可見,在注射成型范圍內,高填充量體系的Z與純樹脂相比增加甚少,能夠意料,這種填充塑料用于注射成型是適合的。高V下填充體系表現出更強非牛頓性的起因,能夠認為是強剪切作用下填料粒子形成的間斷網狀構造發作解體或毀壞的結果23溫度的影響5給出不同溫度下填充體系的剪切應力(f)和剪切速度(V的關系。恒f下,隨著溫度的升高,熔體粘度V下降,活動性進步,易于加工成型。
高分子填充體系的粘度對溫度的敏感性可用其粘流活化能E來表示。粘流活化能標明了熔體粘度對溫度的敏感程度。E值越大,闡明熔體粘度對溫度越敏感,用進步溫度的方法改善其活動性的成效越顯著首先在固定剪切應力下,測定不同填充量對粘流活化能的影響,結果繪于由圖可見,粘流活化能隨剪切應力增加而減小,但卻不隨填充量而變遷前者表示高剪切應力下Z(t)敏感性降低,即與低剪切速率相比,在高剪切速率范圍內通過升高溫度,粘度下降幅度較小;后者意味著通過升溫而降粘的成效不會因填充量增大而下降換言之,借升溫來改善填充塑料的活動性,即使在高填充量下也與純樹脂是同樣奏效的表示改性劑對填充體系粘流活化能的影響與E不隨填充量扭轉相反,E卻因使用少量改性劑而增大,特別是在使用P狀況下更為明顯這種現象反映了改性劑對作為活動單元的填料粒子的構造形態的某種影響顯然,改性劑使填充體系Z對溫度的敏感性增加,即進步溫度可降低熔體粘度,特別是經P解決過的填充系統成效更隹3結論3.1聚氧乙烯醚類具有與鈦酸酯相似的改善填充體活動性的成效雷同PT用量下,P在較低V范圍內的降粘成效比T好,而在高V范圍內則相反。
改性劑對粘流活化能的影響3.2改性填充體的流變行為在高V下表現出更強的非牛頓性,熔體粘度因填充量增加而回升的趨勢受到克制,有利于材料的注射成型。
3.3P改性填充材料的粘流活化能隨剪切應力增加而減小,但卻不隨填充量而變遷這種填充材料通過升溫而降粘的成效,不會因填充量增大而下降。
3.4填充材料的粘流活化能因使用少量改性劑PT而增大。改性劑使填充材料粘度對溫度敏感性增大的這一效應,對注射成型也非常有利