亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        PPR管材專用料的結(jié)構(gòu)與性能研究

        2023-12-14 06:03:40
        廣州化工 2023年14期
        關(guān)鍵詞:晶片熔融分子量

        陳 錟

        (金發(fā)科技股份有限公司,塑料改性與加工國家工程實驗室,廣東 廣州 510663)

        聚丙烯管材料的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個階段。第一代聚丙烯管材專用料為PP-H,是通過在均聚聚丙烯的加工過程中共混入適量增韌助劑得到的,相對均聚聚丙烯,韌性得到改善,但其在使用過程中仍具有剛性太大,低溫抗沖擊性能差等缺點,因此PP-H主要應(yīng)用在工業(yè)廢水排污中[1-4]。為了改善第一代聚丙烯管材專用料韌性不足的缺點,用嵌段共聚工藝將聚乙烯引入聚丙烯中,加工制得聚丙烯和聚乙烯的嵌段共聚物。通常將第二代聚丙烯管材專用料稱為PP-B,相比PP-H,柔韌性有了較大程度的提高,低溫沖擊性能明顯改善[5]。PP-B的應(yīng)用主要集中在工業(yè)排污、城市排水以及低溫低壓下冷熱水的輸送等領(lǐng)域。雖然PP-B的韌性較好,但在使用過程中剛性不足造成其使用壽命較短。第三代管材專用料采用先進的氣相共聚工藝,將乙烯隨機的聚合到PP的長鏈中,形成無規(guī)共聚聚丙烯(PPR)材料[6-7]。既改善了剛性不足的缺點,又在低溫下具有一定的耐沖擊性能,而且其抗蠕變以及耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能較為突出,使用壽命長。PPR管可用于70 ℃左右的冷熱水供應(yīng),在冷熱水給水管和高低溫暖氣管領(lǐng)域應(yīng)用廣泛[8]。

        但是PPR管材缺口敏感性高、低溫韌性差,極大限制了其在北方寒冷地區(qū)的使用。為了深入探究PPR管材力學(xué)性能與分子鏈結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。本文選用工藝調(diào)整前后的R025P以及C4220三種商用PPR管材專用樹脂進行研究。通過高溫凝膠色譜(GPC)、差示掃描量熱(DSC)、連續(xù)自成核退火(SSA)熱分級以及電子掃描顯微鏡(SEM)等測試方法對PPR分子鏈結(jié)構(gòu)進行了表征。然后通過拉伸以及沖擊測試以明確PPR管材料分子鏈結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能之間的關(guān)系。

        1 實 驗

        1.1 實驗原料

        實驗過程中所使用的PPR管材商品料編號及相關(guān)信息列于表1中。浙江鴻基石化工藝調(diào)整前后的PPR管材料分別命名為R025P-1和R025P-2,燕山石化生產(chǎn)的PPR管材料為C4220。三種PPR管材專用料的共聚單體含量均為3.8%。

        表1 物料及生產(chǎn)廠家

        1.2 樣品制備

        將R025P-1、R025P-2和C4220的粒料在溫度設(shè)置為220 ℃的壓機上熱壓成型,程序為先預(yù)熱5 min后再保壓3 min(5 MPa),最后在25 ℃下冷壓3 min(5 MPa),得到厚度為4 mm的啞鈴狀樣條。

        1.3 高溫凝膠滲透色譜(HT-GPC)

        使用PL-220高溫色譜儀(Polymer Laboratories Ltd.,USA)測量PPR的分子量和分子量分布。將樣品溶于三氯苯中,溶解溫度:140 ℃,溶解時間:12 h。加入適量抗氧化劑(Irganox 1010)防止樣品降解。測試控制在140 ℃下以1 mL/min的流速進行。

        1.4 X射線衍射分析(WAXD)

        采用廣角X射線衍射儀(D8 DISCOVER,Germany)對試樣的晶型和結(jié)晶度進行測試。測試條件為Cu靶,單色器濾波,Kα射線,λ=0.154 nm,掃描范圍為2θ=5°~35°,掃描速度為2°/s,步長為0.02°。使用公式(1)計算樣品的結(jié)晶度:

        (1)

        式中:∑Ac為結(jié)晶區(qū)域衍射峰的總面積;∑Aa為非晶區(qū)衍射峰的總面積。

        1.5 DSC熱分析

        樣品的熱性能采用Meta Teledo差示掃描量熱儀進行,樣品質(zhì)量為3~5 mg,氮氣作為載氣,氮氣速率為50 mL/min,將樣品以10 ℃/min從30 ℃加熱到200 ℃,從加熱曲線計算結(jié)晶度。采用公式(2)計算樣品的結(jié)晶度:

        (2)

        1.6 連續(xù)自成核退火熱分級(SSA)測試

        稱取約5 mg樣品,以20 ℃/min的速率升溫至200 ℃,使試樣完全熔融,恒溫5 min以消除熱歷史;接著以10 ℃/min的速率降溫到25 ℃;然后再以10 ℃/min的升溫速率升至第一個自成核溫度Ts1(150 ℃),恒溫5 min后以10 ℃/min的降溫速率降到25 ℃;重復(fù)以上操作,每次等溫處理的溫度間隔為5 ℃,溫度范圍為150~120 ℃;最后以10 ℃/min的升溫速率升溫至200 ℃,記錄升溫熔融曲線。

        1.7 單軸拉伸測試

        根據(jù)ASTM D 256-04,通過SANS Universal Tensile Tester測量樣品的拉伸性能。拉伸速率:50 mm/min,測試溫度:25 ℃。每個樣品重復(fù)拉伸測試5次取平均值。

        在拉伸試驗中,彈性變形后,試樣表現(xiàn)出明顯的屈服。然后塑性變形隨著頸縮逐漸擴大。由于頸縮時沒有體積變化,因此可使用橫截面積比來計算樣品的自然拉伸比λn:

        (3)

        式中:λn為自然拉伸比;A0和An分別為縮頸前后的橫截面積。

        1.8 沖擊測試

        將三組樣品按照GB/T1834-1996標準制得缺口,使用VJ-40懸臂梁沖擊強度測試儀進行沖擊測試,測試溫度25 ℃。每種樣品的測試樣條不低于5個,取平均值作為樣品的沖擊強度。

        1.9 掃描電鏡觀察(SEM)

        通過掃描電子顯微鏡Quanta 200(FEI,Hillsboro,OR)表征樣品的沖擊斷裂表面形貌,加速電壓設(shè)定為10 kV。在掃描電子顯微鏡下,所有樣品都濺射涂有薄金層。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 分子量及分子量分布表征

        分子量和分子量分布是影響PPR管材料加工和使用性能的關(guān)鍵參數(shù)。對燕山石化C4220、鴻基石化R025P-1和R025P-2這三種PPR管材專用料進行了高溫GPC測試,分子量分布曲線如圖1所示,分子量及其分布參數(shù)列于表2中。專用料C4220的數(shù)均分子量(Mn)和Z均分子鏈(Mz)最高。工藝調(diào)整后R025P-2的Mn和Mz比工藝調(diào)整前的R025P-1明顯提高,分子量分布寬度變窄,與C4220相接近。

        圖1 PPR樣品的分子量分布

        表2 PPR樣品的分子量和分子量分布

        2.2 共聚單體分布表征

        由于PPR分子鏈上含有無規(guī)分布的乙烯單體,其會降低PPR分子鏈規(guī)整性從而影響其結(jié)晶性能。雖然三種管材料樹脂的共聚單體含量相同,但是共聚單體的分布情況會改變其凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)。我們采用SSA熱分級對PPR分子鏈中共聚單體的分布情況進行表征,SSA是根據(jù)分子鏈的結(jié)晶能力大小進行熱分級的方法[9],其能快速、有效地將共聚單體分布信息反映在最終的熔融曲線上,是目前廣泛采用的表征聚烯烴分子鏈規(guī)整性的方法。PPR經(jīng)過連續(xù)自成核退火熱分級處理后的熔融曲線如圖2所示,熔融曲線上出現(xiàn)了5個主要熔融峰,依次命名為Peak1、Peak2、Peak3、Peak4和Peak5。通過Peakfit對三種PPR樣品的熔融曲線進行分峰擬合,表3所列為分峰處理后得到的各個熔融峰面積占整體面積的百分比。PPR可結(jié)晶鏈段越長(共聚單體越少),形成的晶片越厚、熔點也較高;反之,可結(jié)晶序列較短,生成的晶片較薄,對應(yīng)的熔點也較低。對比發(fā)現(xiàn)工藝調(diào)整前R025P-1的高溫熔融峰的位置向低溫方向偏移,且明顯低于R025P-2和C4220高溫熔融峰的溫度,說明其整體可結(jié)晶的長序列較短;并且在130 ℃以下的熔融峰面積占比較大,說明其較短的可結(jié)晶序列占比較多,形成的薄晶片含量較高,由此可見,R025P-1的共聚單體分布較均勻。工藝調(diào)整后R025P-2的高溫熔融峰溫度較高,且所占比例較大(61.0%),故R025P-2的可結(jié)晶序列較長,并且在130 ℃以下的熔融峰面積占比較小,說明較短的可結(jié)晶序列占比較少,形成的薄晶片含量較低。R025P-2的SSA曲線與C4220非常相似。因此推斷,R025P-2和C4220的共聚單體分布均勻性不及R025P-1。

        圖2 SSA處理后的熔體曲線和乙烯分布對PPR晶體結(jié)構(gòu)的影響圖

        表3 熔融峰的相對含量

        2.3 PPR管材結(jié)晶結(jié)構(gòu)表征

        為了進一步表征三種PPR管材的結(jié)晶結(jié)構(gòu),我們對三種樹脂進行相同工藝條件的熱壓成型。半晶聚合物的結(jié)晶度和晶型是決定其宏觀力學(xué)性能的重要因素。三種PPR樣品的WAXD譜圖如圖3(a)所示,從圖3中可以看到典型的α晶體衍射峰,表明其內(nèi)部只形成了α晶[10]。圖3(b)所示為DSC測試的熔融曲線,根據(jù)此熔融曲線計算得出的相關(guān)數(shù)據(jù)列于表4中。R025P-1的熔點和結(jié)晶度明顯低于R025P-2和C4220,進一步驗證了其共聚單體分布更均勻、結(jié)晶性能更弱、制備的管材晶片也更薄。

        圖3 三種PPR樣品經(jīng)相同結(jié)晶過程后的WAXD光譜(a)和DSC數(shù)據(jù)(b)

        表4 3種PPR樣品經(jīng)相同結(jié)晶過程后的形態(tài)特征

        2.4 力學(xué)性能測試

        圖4 (a)所示為三種PPR管材料在室溫下拉伸的應(yīng)力應(yīng)變曲線,所得數(shù)據(jù)列于表5中。可以看到R025P-1的屈服強度明顯低于工藝調(diào)整后的R025P-2及C4220,說明R025P-1管材的晶片較薄、剛性較低。與上述分子鏈結(jié)構(gòu)表征結(jié)果一致。Peterlin等[11]研究發(fā)現(xiàn)成頸寬度與晶片之間連接鏈的含量有關(guān),連接鏈在晶片滑移過程中起到傳遞應(yīng)力的作用,故晶片間連接鏈的含量越高,晶片的剪切變形就越均勻,屈服峰越寬,成頸寬度也就越大;反之晶片間連接鏈的含量越低,晶片發(fā)生非均勻剪切形變,屈服峰越窄,成頸寬度也越小。C4220的成頸寬度明顯大于R025P-1和R025P-2,故C4220的晶片間連接鏈的含量較高。根據(jù)Kuriyagawa和Nigel Coburn等[12-13]的研究可知:由于晶片破碎滑移取向的過程中非晶區(qū)的連接鏈起到傳遞應(yīng)力的作用,如果連接鏈含量較高,晶片取向時滑移距離越小,自然拉伸比也越小。R025P-1的自然拉伸比是三者中最大的,說明其晶片間連接鏈的含量是最少的。同時,C4220的自然拉伸比明顯是三者最小的,故其晶片之間連接鏈的含量最高,與成頸寬度所示結(jié)果一致。綜上所述,C4220晶片間的連接鏈含量最高,力學(xué)性能最優(yōu)異;而R025P-1的連接鏈含量最低,拉伸性能最差;工藝調(diào)整后,R025P-2的連接鏈含量明顯提升、力學(xué)性能得到改善。

        圖4 PPR試樣典型的應(yīng)力-應(yīng)變曲線(a),25 ℃下PPR試樣缺口的Izod沖擊強度(b)

        表5 PPR試樣的拉伸性能

        沖擊強度是PPR管材最重要的性能之一,三種PPR管材在25 ℃下進行沖擊試驗的結(jié)果如圖4(b)所示。其中C4220的沖擊韌性最高,結(jié)合上述分析結(jié)果:C4220的分子量高、晶片間的連接鏈含量高,因此其沖擊韌性優(yōu)異。而工藝調(diào)整前的R025P-1分子量最低,雖然其共聚單體分布更均勻,但是其晶片之間連接鏈的含量仍最低,故其沖擊韌性也較差。工藝調(diào)整后R025P-2的分子量提高,其晶片之間連接鏈的含量增加,沖擊韌性雖比不上C4220,但明顯高于R025P-1。

        另一方面,利用SEM詳細觀察R025P-1和C4220的沖擊斷面形貌(見圖5)。樣品斷面形貌可以分為兩個不同的區(qū)域,裂紋引發(fā)區(qū)和裂紋增長區(qū)。從圖5中可以看到R025P-1在裂紋引發(fā)區(qū)呈現(xiàn)明顯的脆性斷面形貌。裂紋擴展區(qū)可進一步被劃分為脆性區(qū)、粘滑區(qū)以及剪切區(qū)。與C4220相比,R025P-1的裂紋引發(fā)區(qū)域更加平滑,說明裂紋引發(fā)速度較快。同時,觀察裂紋增長區(qū)域也能明顯看出,R025P-1表面具有典型的脆性斷裂形貌。比較兩種樣品的粘滑區(qū)可以看出樣品R025P-1的粘滑區(qū)不斷向前移動,表明臨界應(yīng)力減小,裂紋擴展速度加快。這是由于R025P-1晶片之間傳導(dǎo)應(yīng)力的連接鏈含量較低,無法有效阻止裂紋生長,使得裂紋的擴展速度較快,管材缺口敏感度高。而樣品C4220卻具有完全不同的斷裂形貌,由于其晶片間連接鏈含量高。能夠有效阻止裂紋的擴展,所以其裂紋擴展速度相對較慢。并且從粘滑區(qū)來看,C4220呈現(xiàn)明顯的韌性斷裂形貌,斷裂面有明顯的拉絲現(xiàn)象。

        3 結(jié) 論

        本文深入研究了鴻基石化工藝調(diào)整前后R025P以及燕山石化C4220的分子鏈結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能之間的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)共聚單體的引入和較高的分子量都有利于晶片間鏈接鏈含量的提高。工藝調(diào)整前R025P-1的分子量較低,但是其共聚單體分布較均勻,因此其仍可滿足PPR管材的使用要求。但是其內(nèi)部晶片較薄、管材的剛性不佳。市面上應(yīng)用最廣的燕山石化C4220管材料雖然共聚單體分布均勻性不及R025P-1,但是其分子量最高,形成的晶片間連接鏈含量也最高,因此其力學(xué)性能最優(yōu)異。由此可見,樹脂分子量對管材力學(xué)性能的影響明顯大于共聚單體的影響。工藝調(diào)整后R025P-2的分子量提升,結(jié)晶度、晶片厚度以及連接鏈含量增加,因此管材的力學(xué)性能得到明顯改善。

        猜你喜歡
        晶片熔融分子量
        加入超高分子量聚合物的石墨烯纖維導(dǎo)電性優(yōu)異
        雙晶片懸臂梁式壓電傳感器的有限元仿真研究
        改良的Tricine-SDS-PAGE電泳檢測胸腺肽分子量
        不同對照品及GPC軟件對右旋糖酐鐵相對分子量測定的影響
        低分子量丙烯酰胺對深部調(diào)驅(qū)采出液脫水的影響
        IBM發(fā)明納米碳管晶片 可使晶片速度提高1000倍
        電子世界(2016年22期)2016-03-12 22:15:32
        金剛石多線切割材料去除率對SiC晶片翹曲度的影響
        sPS/PBA-aPS共混物的結(jié)晶與熔融行為
        中國塑料(2015年7期)2015-10-14 01:02:40
        FINEX熔融還原煉鐵技術(shù)簡介
        新疆鋼鐵(2015年3期)2015-02-20 14:13:56
        環(huán)形壓電雙晶片驅(qū)動式振動送料器
        国产国语亲子伦亲子| 国产亚洲高清在线精品不卡| 亚洲av精品一区二区| 免费在线观看av不卡网站 | 精品视频手机在线免费观看| 亚洲av色欲色欲www| 亚洲日韩中文字幕一区| 中文字幕亚洲无线码高清| 日本特殊按摩在线观看| 97丨九色丨国产人妻熟女| 亚洲色丰满少妇高潮18p| 337p日本欧洲亚洲大胆色噜噜| 久久精品亚洲乱码伦伦中文| 国产福利一区二区三区在线视频| 国产肥熟女视频一区二区三区| 色999欧美日韩| 亚洲无av高清一区不卡| 丰满人妻一区二区三区蜜桃| 免费观看性欧美大片无片| 国产精品1区2区| 国产一区二区在线中文字幕| 欧美黑人又粗又大xxxx| 亚洲av日韩av不卡在线观看| 日韩欧美亚洲国产一区二区三区| 久亚洲精品不子伦一区| 内射欧美老妇wbb| 青草热久精品视频在线观看| 一本色道久久88综合亚洲精品 | 麻豆av一区二区三区| 亚洲饱满人妻视频| 日本骚色老妇视频网站| 亚洲国产精品高清一区| 男人扒开女人下面狂躁小视频 | 在线观看在线观看一区二区三区| 亚洲精品成人网站在线播放| 国产区精品| 国产在线精彩自拍视频| 亚洲国产精品无码久久一区二区 | 中文字幕一区韩国三级| 日本一区二区三区四区高清不卡| 亚洲欧美国产国产综合一区|