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二、结果与讨论 增强后减弱 。对于HDPE/m-LLDPE,λ随着HDPE含量的增加先
1.力学性能与剥离强度 减小,且在高含量HDPE下大幅度减小(Fig.3b),这与共混体
护套料与铝塑带的热合强度主要依赖于共混物与铝塑带 系出现共连续相态有关。
树脂的界面缠结和共混物的力学性能 [7] (其中韧性占主导作
图 4 HDPE/LLDPE 的 Cole-Cole 图 (a) 和 HDPE/m-LLDPE (b)180℃时的不同含量 HDPE 共混物
用)。LLDPE与m-LLDPE密度小、熔点低、模量低、分子链柔
顺,因此在低HDPE含量(≤10)时,共混物分子链的柔顺性占主
导,在剥离过程中形变耗散能量增加,热合强度高(如Fig.2b
所示)。随着 HDPE 含量的增加,2种共混物韧性逐渐降低
(Fig.2c),但共混物分子链与铝塑带的界面缠结增多,因此
热合强度随之升高。在上述2种协同作用下,共混物与铝塑带的
热合强度均表现出先增大后减小趋势,且均在HDPE含量为70%时
出现峰值,其中A70峰值更高,为27.2N/cm,优于MDPE的24N/
cm,表明HDPE/LLDPE的分子链更为柔顺,且与铝塑带中树脂分 小幅振荡剪切模式下Cole-cole曲线的虚黏度(η'')与实
子链缠结更紧密。HDPE具有很高的刚性,从Fig.2c与Fig.2d可 际黏度(η')的关系图(其中η'=G''/ω)可以用来分析多相
以看出,2种共混物的拉伸强度和模量均随着HDPE含量的增加 聚合物组分间相互作用,表征聚合物内部结构变化及判断共
而增大,且HDPE/LLDPE共混物在高HDPE含量下拉伸强度均高于 混物的相分离现象。Fig.4a和Fig.4b分别显示了HDPE/LLDPE和
MDPE(25.2MPa),断裂伸长率也要优于MDPE(1040%),且优 HDPE/m-LLDPE共混体系η''与η'的关系。纯LLDPE与m-LLDPE的
于同比例下的HDPE/m-LLDPE。这可能是因为2种聚合物在结构上 Cole-Cole曲线均是一条光滑的半圆弧,表明其内部分子链较柔
存在本质上的差异,HDPE与LLDPE分子链结构相似,均为线型结 顺,缠结程度不高,为聚合物本体松弛。从Fig.4a可以看出,
构,并带有短的支链,且分子量分布较宽,而m-LLDPE支链少且 HDPE/LLDPE共混体系Cole-Cole曲线也表现出平滑的半圆弧,且
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分子量分布较窄,从而导致2种共混物组分间相容性不同 。 圆弧半径随HDPE含量逐渐变大且位于2个纯组分之间。然而对于
2.共混物的松弛行为 HDPE/m-LLDPE体系,当HDPE含量较高时,共混物在末端区出现
了明显偏离,而呈现尾部上扬现象(Fig.4b)。光滑半圆弧表
图 3 弹性模量 (G')HDPE/LLDPE 的角频率 (a) 和 HDPE/m-LLDPE (b)180℃时不同含量 HDPE 共混物
明具有不同链结构的共混物组分以共存相如液滴-基质形态,
圆弧半径增大,表明分子链缠结程度增大,而尾部上扬则表明
组分间发生相分离 [14] 。可见,HDPE/LLDPE中组分具有良好相容
性。
3.熔融结果分析
图 5 HDPE 和 DSC 熔融曲线 (a) HDPE/LLDPE 混合物 (b) HDPE/m-LLDPE 混合物
流变学是检验复杂材料体系内部结构的有力手段,利用动
态流变学可对共混物内部支化结构进行分析,以判定共混体系
[9]
组分的相容性 。Fig.3是180℃下HDPE/LLDPE与HDPE/m-LLDPE
系列共混物熔体动态储能模量(G')与角频率(ω)的关系,可以
看出,在整个ω范围,HDPE/LLDPE共混物的G'随HDPE含量增加
而增加,且G'介于纯HDPE与LLDPE之间;后者HDPE/m-LLDPE也表
现出相同规律,但在低频区,高HDPE含量共混物储能模量高于 若共混物在熔融态相容,但在降温结晶过程因发生分子链
纯HDPE,可见内部出现了共连续相结构,或由于m-LLDPE以可形 的缠绕、交叉及贯穿,链段不容易分开 [13] ,导致低熔点聚合物
变的液滴形态存在导致共混物相容性差,熔体在末端区弹性增 链段影响高熔点聚合物结晶的完整性,后者熔点降低。从Fig.5
加 [10] 。根据线性黏弹性理论,在低频末端区,均相体系的储能 中可以发现,在相同HDPE含量下,随HDPE含量的增加,HDPE/
2
模量与频率满足G'~ω 关系,而非均相体系线性黏弹区内G'因 LLDPE共混物熔点逐渐增大,且形成的单一熔融峰又尖又细,这
对共混体系的相形态与分布、不同的松弛行为及多相分子链缠 可能是结构相似的HDPE和LLDPE发生相互作用造成共晶的形成
结敏感而偏离线性 [11] 。当材料内部出现分子链缠结时,G'与ω [15] ;然而,由于m-LLDPE和HDPE存在支化度及链结构的差异,2
λ
满足G'~ω ,其中λ为松弛指数,其值位于0~2之间 [12] 。HDPE 种高聚物之间相互作用弱,共混时难以形成共晶,而倾向于在
和LLDPE(m-LLDPE)在低频末端区域(ω→0),因聚合物的多 各自的本体中结晶,因而HDPE/m-LLDPE在低HDPE含量下呈现双
分散性小于2 [13] ,2种共混物lgG'-lgω均偏离线性,从Fig.3a 峰,分别对应HDPE与m-LLDPE,但高含量下m-LLDPE的熔融峰被
中可以看出,λ由A10的1.295减小到A70的1.156,再增加到A90 富裕HDPE的宽峰掩盖而表现出单峰,且随着m-LLDPE含量的增
的1.186,表明HDPE/LLDPE随着HDPE含量的增加,分子链缠结先 加,共混物熔点向低温移动。以上结果表明HDPE/m-LLDPE组分
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