茂金屬聚乙烯改性高流動(dòng)性聚乙烯性能研究

現代塑料加工應用2012年第24卷第5期MODERN PLASTICS PROCESSING AND APPLICATIONS試驗研究茂金屬聚乙烯改性高流動(dòng)性聚乙烯性能研究李健1，2朱宏勇2 陳明華3賈紅兵'.”(1.南京理工大學(xué)軟化學(xué)和功能材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗室,江蘇南京,210094;2.中國人民解放軍78668部隊，四川成都.610203;3.中國石化揚子石油化工有限公司塑料廠(chǎng),江蘇南京,210048)摘要:為改善高流動(dòng)性聚乙烯(HF-PE)的性能,采用茂金屬乙烯丁烯共聚物(mEDC)進(jìn)行改性,通過(guò)熔融共混法制得mEDC/HF-PE共混物。研究了mEDC/HF-PE共混物的流變行為.力學(xué)性能、結晶性能,并和國內外HF-PE的性能進(jìn)行比較。結果表明:mEDC改性HF-PE專(zhuān)用料結晶溫度和熔融溫度稍高于7200 HF-PE和52518 HF-PE的,力學(xué)性能與7200HF-PE的相當,熔體流動(dòng)速率(MFR)大于7200HFPE和52518HFPE的,相同溫度下黏度均小于7200HF-PE和52518HF-PE的.在高剪切速率下具有高的溫度敏感性.具有好的流動(dòng)性和加工性能。關(guān)鍵詞:茂金屬聚乙烯 高流動(dòng)性聚乙烯 熔體流動(dòng)速辜 流變行為 力學(xué)性能Study on Properties of High-Fluid PolyethyleneModified With Metallocene PolyethyleneLi Jian'2 Zhu Hongyong2 Chen Minghua3 Jia Hongbing'(1. Key Laboratory for Soft Chemistry and Functional Materials of Ministryof Education, Nanjing University of Science and Technology ，Nanjing ,Jiangsu,210094;2. 78668 PLA Troops ,Chengdu ， Sichuan,610203; 3. Plastics Plantof Yangzi Petrochemical Co. ,Ltd. ,SINOPEC, Nanjing ,Jiangsu,210048 )Abstract: To improve the property of high- fluid polyethylene(HF-PE)， HF-PE wasmodified with metallocene ethylene- butene copolymer( mEDC) through mechanical blend-ing. The rheological behavior, mechanical properties and crystallization properties ofmEDC/HF-PE blends were studied and made a comparison with the property of HF-PEboth domestic and overseas. The results show that the crystallization temperature andthe melting temperature of mEDC/HF-PE are a little higher than that of 7200 and52518 HF-PE grade PE，and the mechanical properties are close to that of 7200 gradePE. The melt flow rate of mEDC/HF-PE is greater than that of 7200 and 52518 HF-PE grade PE，and the viscosity is less than that of 7200 and 52518 HF-PE grade PE atthe same temperature. The mEDC/HF-PE has a high temperature sensitivity， and goodliquidity and processing properties at high shear rate.Key words: metallocene polyethylene; high-fluid polyethylene; melt flow rate; rheo-logical behavior; mechanical properties高流動(dòng)性聚乙烯[HF-PE,熔體流動(dòng)速率(MFR)為19 g/10min]注塑專(zhuān)用料具有加工溫收稿日期:2012-05-10;修改稿收到日期:2012-06-27.度低、注塑壓力和能耗小、充模容易以及產(chǎn)品翹作者簡(jiǎn)介:卒健，男，1979年生，在讀碩士研究生。曲變形少等優(yōu)點(diǎn),是聚乙烯的重要品種之一,具E-mail:lij中國煤化工有廣泛的應用價(jià)值(1-2]。*通訊聯(lián)MHCNMHGcdu.cn.現代塑料加工應用2012年10月以a-烯烴與乙烯共聚而成的茂金屬聚乙烯測試。.(mPE)具有高立構規整性和窄相對分子質(zhì)量分1.3 MFR 測定布,共聚單體分布均勻,具有優(yōu)良的力學(xué)性能,但采用MTS公司的ZRZ2452型MFR測試是黏度高,低剪切速率下黏度敏感性差,高剪切儀,按照GB/T3682---2000測試,其中測試溫度速率下又容易發(fā)生熔體破裂,往往在擠出時(shí)需要和載荷分別為190 C,2.16 kg.高熔體壓力和負荷,成型加工困難[3],大大限制1.4 流變性能測定其利用?？梢酝ㄟ^(guò)改變聚合條件,增加相對分子采用Rosand公司的RH2000型毛細管流質(zhì)量分布改善其加工性能,或添加助劑以及與普變儀,直徑0.5mm,長(cháng)徑比50，溫度設置為通PE共混[4-10]來(lái)改善mPE的加工和使用性能。180 ,200,220 "C,剪切速率100~3 000 s'。Qin[7]和Wu Tong[10] 分別系統研究茂金屬1.5熔融和結晶性能測試線(xiàn)性低密度聚乙烯(mLLDPE)/易加工聚乙烯采用Mettler Toled 公司的DSC823E型差(EPPE)共混體系及低密度聚乙烯(LDPE)與示掃描量熱儀進(jìn)行測試,在鋁鍋中放入約5 mgmPE共混物的流變行為和結晶行為，結果表明的樣品,在氮氣保護下以25C/min的升溫速mLLDPE可以作為EPPE的成核劑，提高其結率快速升至200 C,恒溫5 min, 然后將樣品以晶能力,而EPPE或LDPE可以改善mLLDPE10 C/min的降溫速率從200 C等速降溫至50流動(dòng)性,提高其加工性能。蔣琪[2等研究了以乙C,再以10 C/min的升溫速率升至200 C ,記烯-己烯共聚的茂金屬聚乙烯(mEHC)對HF-錄降溫和二次升溫曲線(xiàn)。PE力學(xué)性能的影響,結果表明mEHC可以改善1.6力學(xué)性能測試HF-PE力學(xué)性能和結晶形態(tài)。拉伸性能按GB/T 1040-1992 測試;彎曲選用揚子石化中試生產(chǎn)的HF-PE為基礎性能按GB/T9341--2000測試;沖擊強度按樹(shù)脂,采用丁烯為共聚單體的mEDC改性HF-GB/T1843--2008測試，測試溫度分別為室溫PE,研究了mEDC/HF-PE共混物的流變行為、(23 C)和低溫(-20 C)。力學(xué)性能、結晶性能,并和國內外HF-PE的性能進(jìn)行比較。2結果與討論.1試驗部分2.1 mEDC 對HF-PE的MFR影響MFR能表征聚合物熔體流動(dòng)性能的好壞,.1原料是塑料加工性能的主要指標。MFR越大,則流HF-PE,MFR為19 g/10min,中國石化揚動(dòng)性越好;反之,則流動(dòng)性越差。表1為mEDC子石油化工有限公司;mEDC MFR為23 g/對HF-PE的MFR影響。從表1中可見(jiàn),加入10min,p為0. 921 g/cm3 ,中國石化齊魯石油化mEDC改性的HF-PE保持較高的流動(dòng)性，且流工有限公司;牌號7200 HF-PE,HF-PE注塑專(zhuān)動(dòng)性?xún)?yōu)于7200 HF-PE和52518 HF-PE的。用料,臺灣臺塑集團;52518 HF-PE, HF-PE注表1mEDC對HF-PE的MFR的影響塑專(zhuān)用料，伊朗石化公司。樣品.2 試樣制備性能HF-PEmEDC/ 7200 52518將mEDC和HF-PE按20/80質(zhì)量比配成HF-PE HF-PE HF-PE共混物,經(jīng)格蘭機械公司TE-35型雙螺桿擠出MFR/[g. (10min)-"] 19.3 21. 020.0 18. 0機熔融共混造粒，螺桿1~6區溫度設置為180，2.2mEDC對HF-PE的流變性能影響190,205, 205,200,185 C,主 機頻率為10. 002.2.1 表觀(guān)黏度Hz,造粒后在80 C恒溫下干燥10 h,室溫冷卻圖1為4種HF-PE專(zhuān)用料在180,200,22024 h,然后在震雄公司JN55-E型注塑機上制得C 3個(gè)溫度下剪切黏度(n.)和剪切速率(r)的標準樣條，機簡(jiǎn)1~3區溫度設置為190, 190，關(guān)系曲線(xiàn)。中國煤化工一溫度下，190 C,冷卻時(shí)間20 s,室溫下24 h后進(jìn)行性能7200 HF-PEYHc N MH &黏度均大李健等.茂金屬聚乙烯改性高流動(dòng)性聚乙烯性能研究于mEDC/HF PE,說(shuō)明mEDC/HF-PE的加工表24種專(zhuān)用料在不同溫度下的流動(dòng)指數性能優(yōu)于國內外的同類(lèi)專(zhuān)用料,尤其在低剪切速溫度/C牌號率下表現得特別明顯。當在高剪切速率下時(shí),所80200220有試樣的表觀(guān)黏度已趨于- - 致。HF-PE0. 6590. 6390. 666260mEDC/HF-PE 0. 6820. 6480. 7187200 HF-PE0. 5580. 5640.614180 t7200HF-PE52518HF-PE52518 HF-PE0. 603.).5380.610mEDC/HF-PE100 tHT-PE2.2.3 mEDC 對HF-PE黏溫敏感性影響s0 t通常采用黏流活化能E,來(lái)表征溫度對聚合.20δ 2000 4000 6000物表觀(guān)黏度的影響,通過(guò)在零剪切速率附近測定Is'不同溫度下熔體的表觀(guān)黏度,根據Arrhenius方(a) 180C:60幾程計算E,。但是在實(shí)際加工情況下零剪切速率.士7200HF-PE難以達到,故采用相對流動(dòng)指數表征聚合物的黏180 H士mEDC/IF-PE .140+ HF-PE”溫依賴(lài)性。相對流動(dòng)指數為給定的剪切應力下，熔體在溫差40 C的2個(gè)溫度下η的比值,該比值越大,表明材料的黏溫敏感性越強。表3為專(zhuān)50用料在不同剪切速率在180 C和220 C下η的“0 2000 4000 60000yYsi比值。從表3中可以看出:mEDC/HF-PE的相(b) 200C對流動(dòng)指數均比7200HF-PE和52518HFPE180 F的高,表現了更強的黏溫敏感性。表明在成型加一7200HF-PE_+ 525181HF-PE工時(shí)提高溫度能更有效地降低mEDC/HF-PEmEDC/IT-PE100 R的表觀(guān)黏度,提高加工效率。30 t表34種專(zhuān) 用料的相對流動(dòng)指數202000 4000 6000r/s-1(c) 220C176 312 562 10001778 3160 .HF PE1.62 1.60 1. 611. 5949 1.42mEDC/HF-PE 1.69 1.65 1.63 1.62 1.55 1. 49圖1 不同溫度下試樣的η~γ曲線(xiàn)7200 HF-PE 1.48 1.46 1.55 1.39 1.33 1. 272.2.2對非牛頓流動(dòng)指數的影響高分子熔體的流變行為大多符合冪律模型，52518 HF-PE 1.59 1.60 1.55 1.42 1.36 1. 32如下式:2.3mEDC對HF-PE的力學(xué)性能影響(1)表4為4種HF-PE專(zhuān)用料的力學(xué)性能。表44 種專(zhuān)用料的力學(xué)性能其中:n。為表觀(guān)黏度,Pa. s;Y為剪切速率，s~';K為稠度系數;n為非牛頓流動(dòng)指數,其數拉伸彈性斷裂彎曲彎曲懸臂梁沖擊強值大小表示對牛頓流體流動(dòng)行為的偏離程度。號強度/模量/伸長(cháng)樸量/強度/度/(kJ.m-2)MPa MPa率,% MPa MPa常溫-20C表2為4種HF-PE專(zhuān)用料在不同溫度下的非牛頓流動(dòng)指數n。從表2中可以看出，所有材料的HF-PE 23.7 2.98 28.4 1229 27.7 3.22 3.07n值均小于1,說(shuō)明HF-PE和mEDC/HF-PE均mEDC/HF-PE21.8 1.22 136.0 1019 23.5 3.98 3. 65為假塑性流體。同一溫度下,加入mEDC共混7200 HF-PE 22.2 0.85 143.0 1083 24.3 4.后HF-PE的n比純HF-PE的高，且優(yōu)于720052518 HF-PE2L.5 1.71 186.0 828 20.6 4.14 3.58HF-PE和52518 HF-PE, 表明mEDC/HF-PE從表中國煤化工-PE相比，的流變行為更接近于牛頓流體。mEDC/HF-YHC NMHG性模量、彎