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聚合物成型加工工艺与高分子材料的高次结构

发布日期:2013-11-07 来自:全球塑胶网

聚合物的成型是研究聚合物在外场(温度、力)作用下,聚合物链段运动、特定相态和结构的控制形成以及所需形态的形成的学科。聚合物成型学科的形成晚于高分子化学和高分子物理,它是基于高分子物理、高分子化学的有关基础知识,融和了机械原理,针对不同类型高分子的社会需求而发展起来的。

高分子材料的高次结构,如结晶结构、取向结构、织态结构、形态结构等,对高分子材料的物理机械性能有十分重要的影响。高分子材料的高次结构的形成除了与聚合物的分子链结构有密切关系以外,聚合物成型加工过程中的配方设计、成型工艺条件的选择等对高分子材料的高次结构的形成也有十分重要的影响。研究成型工艺过程与高分子材料的高次结构的关系,掌握控制高分子材料高次结构的因素,是目前聚合物成型加工领域的重要研究课题。这个分支学科在我国高分子科学研究中是相对薄弱的环节,今后需要予以加强。

在聚丙烯成型过程中结晶温度对聚丙烯的结晶结构有巨大影响。例如,等规聚丙烯在138℃左右产生a态,属单斜晶系,是最稳定的结构,熔点为180℃。在128℃以下产生卢态,属六方晶系,熔点145~150℃。如果将等规聚丙烯熔融后急冷至70"C以下,或在70℃以下冷拉伸,则会生成拟六方态,这种结构不稳定,使材料硬度和刚度降低,但冲击强度和透明度提高。因此通过控制聚丙烯成型过程中的结晶温度,可以得到具有某种应用特性的实用材料。另外,成核剂的加入也可影响聚丙烯的结晶性能。例如,聚丙烯中添加结晶成核剂后,晶核增多,微晶数量增多,从而使PP球晶尺寸减小,结晶度增大,因此增加了PP的屈服强度、冲击强度、表面硬度,改善透明性和光泽性,同时也改善了其成型加工性能。

聚丙烯在成型过程中的拉伸取向也有重要应用。例如,经双轴拉伸取向的聚丙烯薄膜,由于分子链段取向,结晶度增加,因此可显著提高聚丙烯薄膜的拉伸强度、拉伸弹性模量、冲击强度、撕裂强度、曲折寿命等,可以得到高强高韧薄膜。此外还可以改进耐热性、耐寒性、透明性、光泽、气密性、防湿性和电绝缘性等。

总之近年来我国聚丙烯工业得到了蓬勃发展,已经具有了较好的工业基础,具备了一定的市场竞争力。但与发达国家相比不论是在品种、数量还是质量等方面仍存在很大差距。基于我国目前的实际情况,要想尽快缩短与发达国家的差距r第一要积极探索新工艺、新催化剂的应用,开发聚丙烯专用料新品种;第二对通用聚丙烯进行高性能化改性研究,迅速拓宽通用聚丙烯的应用领域。