可控降解誘導期聚丙烯紅外表征、加工特性和力學性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、近年來,環(huán)境問題引起科學界高度重視,開始提倡研究環(huán)境友好的新型高分子材料。對高分子材料降解機理的研究,可為探索可降解的環(huán)境友好材料開辟新的途徑。 本工作的長遠研究目標,是擬利用聚丙烯的降解現(xiàn)象,從兼顧材料的貯存使用和廢棄處理兩方面綜合考慮,通過適當?shù)脑O計,對材料進行預處理,使其在貯存使用期內的各項性能基本不降低,而在廢棄處理期內能夠快速自動降解,以利于回收再處理。致力于發(fā)展可控制降解誘導期聚丙烯環(huán)境友好材料。這對于環(huán)境保護,具有

2、重要的實際意義。 作為階段性的研究工作,本文從紅外光譜表征、流變學加工特性、尤其是力學機械性能評估等方面,對聚丙烯粉料的熱氧降解時間歷程進行了深入的研究,系統(tǒng)考察了聚丙烯粉料的“可控制降解誘導期現(xiàn)象”。 本工作首先采用紅外光譜表征的方法,研究了降解誘導期內聚丙烯的分子量的微小變化,觀察到在熱氧老化處理2小時內的PP粉料,其羰基指數(shù)上升率有微小的增加,但是,小于8%,因此,提出了“降解誘導期內聚丙烯低度降解”的概念,并對這

3、種低度降解的現(xiàn)象做出了理論的解釋。然后,采用聚合物熔體流變學表征的方法,對聚丙烯粉料的熱氧降解時間歷程的加工特性進行研究,尤其是研究了降解誘導期內“低度降解”現(xiàn)象對加工特性的影響效應,指出在降解誘導期內,“低度降解”現(xiàn)象對加工特性基本上不影響。在此基礎上,進一步系統(tǒng)地考察了聚丙烯粉料的熱氧降解時間歷程的力學機械性能。研究表明,隨著熱氧老化處理時間的延長,聚丙烯粉料膜片在整個熱氧老化降解時間歷程中發(fā)生不同的變化。基本上可以分成三個階段,在

4、降解誘導期內,各項力學機械性能基本上不變化,或變化不大,經過110℃熱氧老化處理2小時的PP粉料膜片,其拉伸強度,僅下降了0.94%,拉伸屈服應力沒有下降,拉伸斷裂應力僅下降了0.41%,而拉伸模量則略有升高,提高了0.21%。在降解誘導期附近,大部分力學機械性能仍然不變化,或變化不大,經過110℃熱氧老化處理3小時的PP粉料膜片的拉伸強度和拉伸屈服應力僅下降了2.09%和0.68%。在遠離降解誘導期的時間區(qū)段,各項力學機械性能則發(fā)生了

5、很大的變化,經過熱氧老化處理12小時的PP粉料的拉伸強度、拉伸屈服應力、拉伸斷裂應力、拉伸模量分別下降了84.18%、83.62%、84.49%和79.54%。 通過細致的分析,發(fā)現(xiàn)近降解誘導期聚丙烯材料的各項力學機械性能都存在著“表征響應差異”現(xiàn)象。各項力學機械性能指標對由降解引起的降解誘導期的“響應”不同,大部分存在著“滯后”現(xiàn)象。為了描述這種“表征響應差異”現(xiàn)象,提出了“降解程度表征響應值”、“原降解誘導期”和“表觀降解誘

6、導期”等概念。并進一步從降解誘導期內、降解誘導期附近、遠離降解誘導期三個時段,繼續(xù)進行深入研究。研究表明,在降解誘導期內,雖然存在著“低度降解”的現(xiàn)象,但是,正是由于“表征響應差異”現(xiàn)象的作用,“低度降解”的現(xiàn)象不影響降解誘導期內聚丙烯材料的加工性能和力學機械性能。這就為制備可控制降解誘導期聚丙烯材料提供了理論依據(jù)。 基于上述研究,本文對制備可控制降解誘導期聚丙烯材料進行了初步探索。本工作應用聚合物的時溫等效原理,設計了一系列分

7、階段熱氧老化處理的實驗,通過實驗室的條件模擬自然老化降解的過程,探索對聚丙烯材料降解誘導期進行人為控制的方法。實驗結果表明,可以通過適當?shù)卦O計預熱氧老化處理條件,制備具有不同表觀降解誘導期的聚丙烯材料,其各項力學機械性能指標具有可控制的表觀降解誘導期,在表觀降解誘導期內,力學機械性能指標不變化或變化不大,而材料的開始降解時間點則會提前到來。研究結果為進一步發(fā)展可控制降解誘導期聚丙烯環(huán)境友好材料,奠定了理論基礎。具有新穎的理論意義和明確的

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