LDPE/HDPE/炭黑PTC复合材料的制备与性能研究
发布时间：2021-09-29 12:31
采用流变仪对不同比例的低密度聚乙烯/高密度聚乙烯（LDPE/HDPE）进行了共混,研究了共混温度、转速和时间对LDPE/HDPE复合材料流变性能的影响。对不同比例的LDPE/HDPE进行了X射线衍射（XRD）测试,分析其结晶性能。制备了LDPE/炭黑（CB）复合材料和LDPE/HDPE/CB复合材料,并对其正温度系数（PTC）性能进行了测试。结果表明,制备LDPE/HDPE复合材料的最佳工艺条件为:转速50 r/min、温度170℃、共混时间10 min;LDPE∶HDPE质量比为1∶3时的复合材料结晶度最大;LDPE/HDPE/CB复合材料与LDPE/CB复合材料相比具有较高的PTC转变温度及更高的PTC强度。
【文章来源】：塑料助剂. 2016,(05)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
LDPE/HDPE在不同温度时的
塑料助剂2016年第5期(总第119期)子结构相关。LDPE和HDPE在升高温度时都加速了链段运动，在剪切作用下链段排列更为有序，减小了分子间的摩擦作用，表现为平衡扭矩值的降低。考虑到温度过高，熔融粘度变化不大，而高温会使材料发生老化、分解等造成材料结构的破坏，使材料综合性能下降，故确定170℃为试样共混的最佳温度。2.2共混速度对复合材料流变性能的影响在170℃下，以转速为变量，观察范围为40～80r/min，观察平衡扭矩值的变化，如图2所示。图2LDPE/HDPE在不同转速下的平衡扭矩值Fig．2BalancetorqueofLDPE/HDPEatdifferentrotatespeed从图2可以看出，1#～5#试样的平衡扭矩值都随着转速的增大而增大，只是增大幅度不同。40～50r/min，平衡扭矩值的增大幅度较小，此时的曲线相对于50～80r/min的曲线要平缓很多。聚乙烯是非牛顿流体，具有剪切变稀现象，这种现象是因为聚合物熔体中的分子链之间相互缠绕，在不受应力作用时，分子链是以无规线团的形式存在的，而当受到外界应力发生流动时，分子链发生定向运动，同时分子间缠绕逐步解体，表现出平衡扭矩值下降。当剪切速度增大到一定值时，聚合物的分子缠绕解体速度抵不过分子链段的弹性作用，继续增大剪切速率，就会发生加工时所需扭矩增大的现象。在40～50r/min转速时，曲线表现出明显的平缓阶段，这时分子缠绕解体速度与分子链段的弹性作用相当，考虑到共混时间不宜过长这一因素，确定转速为50r/min。2.3共混时间对复合材料流变性能的影响在170℃的温度，50r/min的转速下，以共混时间为变量，观察平衡扭矩值的变化，如图3所示。图3LDPE/HDPE在不同共混时间的平衡扭矩值Fig．3BalancetorqueofLDPE/HDPEatdifferentblendingtimes在复合材料的熔融共混中
界应力发生流动时，分子链发生定向运动，同时分子间缠绕逐步解体，表现出平衡扭矩值下降。当剪切速度增大到一定值时，聚合物的分子缠绕解体速度抵不过分子链段的弹性作用，继续增大剪切速率，就会发生加工时所需扭矩增大的现象。在40～50r/min转速时，曲线表现出明显的平缓阶段，这时分子缠绕解体速度与分子链段的弹性作用相当，考虑到共混时间不宜过长这一因素，确定转速为50r/min。2.3共混时间对复合材料流变性能的影响在170℃的温度，50r/min的转速下，以共混时间为变量，观察平衡扭矩值的变化，如图3所示。图3LDPE/HDPE在不同共混时间的平衡扭矩值Fig．3BalancetorqueofLDPE/HDPEatdifferentblendingtimes在复合材料的熔融共混中，共混时间直接影响导电填料在聚合物基体中的分散及分布情况，进一步影响导电网络的形成，并最终影响材料的导电性能。从图3可以看出，随着共混时间的延长，1#和5#试样的平衡扭矩值变化不大，2#～4#试样略有下降。10min之后，共混时间继续延长，材料流变性变化不大，但长时间的机械力会破坏粒子的结构和导电网络，而造成材料PTC性能的减弱。综合以上分析，得出较为适合的共混工艺条件为170℃、50r/min下共混10min。2.4XRD分析图4中是1#～4#试样的XRD图，四幅图相比可以看出，他们的曲线非常相似，都是在21.5°附近出现首个尖峰，紧接着出现另一个较矮的尖峰，在19.5°附近出现一个非晶的矮宽峰，是散射峰，结晶度低的强度低，非晶的矮峰显得比较大。图中的晶面衍射峰强度可以代表这一试样的结晶程度，强度越大结晶度越高，强度越小结晶度越低，图4中已标出各个晶面衍射峰的强度的具体数值。图4中图(a)～(d)分别是1#～4#试样的XRD图谱。图(b)～(d)中的尖峰较图(a)中的位置要高的
【参考文献】：
期刊论文
[1]制备工艺对TiB2-CB/PE复合材料PTC性能的影响[J]. 施文照,杜晓东,詹马骥,王夫成,郎经纬. 机械工程材料. 2015(07)
[2]PVDF-HDPE双相PTC材料的制备、结构与性能[J]. 左立增,方斌. 功能高分子学报. 2014(03)
[3]Ni@C/HDPE复合材料的制备及其正温度系数性能研究[J]. 钱綮,胡彦杰,李春忠. 高分子学报. 2013(09)
[4]环氧树脂基导电复合材料的PTC特性研究进展[J]. 唐婷,季铁正,杜彦,李红艳. 中国塑料. 2012(06)
[5]mPE/PE-LD/CB导电复合材料的制备与性能研究[J]. 张文龙,吴伟菊,戴亚杰,鲁旭波,胡旭. 中国塑料. 2011(02)
[6]炭黑填充PE-HD/EVA/PE-LD导电发泡复合材料的阻温特性[J]. 李继新,王立岩,李素君,张木,吴全才. 中国塑料. 2010(09)
[7]体积膨胀的稀释作用对聚合物基导电复合材料PTC效应的影响[J]. 沈烈,徐建文,益小苏. 复合材料学报. 2001(03)
本文编号：3413711
【文章来源】：塑料助剂. 2016,(05)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
LDPE/HDPE在不同温度时的
塑料助剂2016年第5期(总第119期)子结构相关。LDPE和HDPE在升高温度时都加速了链段运动，在剪切作用下链段排列更为有序，减小了分子间的摩擦作用，表现为平衡扭矩值的降低。考虑到温度过高，熔融粘度变化不大，而高温会使材料发生老化、分解等造成材料结构的破坏，使材料综合性能下降，故确定170℃为试样共混的最佳温度。2.2共混速度对复合材料流变性能的影响在170℃下，以转速为变量，观察范围为40～80r/min，观察平衡扭矩值的变化，如图2所示。图2LDPE/HDPE在不同转速下的平衡扭矩值Fig．2BalancetorqueofLDPE/HDPEatdifferentrotatespeed从图2可以看出，1#～5#试样的平衡扭矩值都随着转速的增大而增大，只是增大幅度不同。40～50r/min，平衡扭矩值的增大幅度较小，此时的曲线相对于50～80r/min的曲线要平缓很多。聚乙烯是非牛顿流体，具有剪切变稀现象，这种现象是因为聚合物熔体中的分子链之间相互缠绕，在不受应力作用时，分子链是以无规线团的形式存在的，而当受到外界应力发生流动时，分子链发生定向运动，同时分子间缠绕逐步解体，表现出平衡扭矩值下降。当剪切速度增大到一定值时，聚合物的分子缠绕解体速度抵不过分子链段的弹性作用，继续增大剪切速率，就会发生加工时所需扭矩增大的现象。在40～50r/min转速时，曲线表现出明显的平缓阶段，这时分子缠绕解体速度与分子链段的弹性作用相当，考虑到共混时间不宜过长这一因素，确定转速为50r/min。2.3共混时间对复合材料流变性能的影响在170℃的温度，50r/min的转速下，以共混时间为变量，观察平衡扭矩值的变化，如图3所示。图3LDPE/HDPE在不同共混时间的平衡扭矩值Fig．3BalancetorqueofLDPE/HDPEatdifferentblendingtimes在复合材料的熔融共混中
界应力发生流动时，分子链发生定向运动，同时分子间缠绕逐步解体，表现出平衡扭矩值下降。当剪切速度增大到一定值时，聚合物的分子缠绕解体速度抵不过分子链段的弹性作用，继续增大剪切速率，就会发生加工时所需扭矩增大的现象。在40～50r/min转速时，曲线表现出明显的平缓阶段，这时分子缠绕解体速度与分子链段的弹性作用相当，考虑到共混时间不宜过长这一因素，确定转速为50r/min。2.3共混时间对复合材料流变性能的影响在170℃的温度，50r/min的转速下，以共混时间为变量，观察平衡扭矩值的变化，如图3所示。图3LDPE/HDPE在不同共混时间的平衡扭矩值Fig．3BalancetorqueofLDPE/HDPEatdifferentblendingtimes在复合材料的熔融共混中，共混时间直接影响导电填料在聚合物基体中的分散及分布情况，进一步影响导电网络的形成，并最终影响材料的导电性能。从图3可以看出，随着共混时间的延长，1#和5#试样的平衡扭矩值变化不大，2#～4#试样略有下降。10min之后，共混时间继续延长，材料流变性变化不大，但长时间的机械力会破坏粒子的结构和导电网络，而造成材料PTC性能的减弱。综合以上分析，得出较为适合的共混工艺条件为170℃、50r/min下共混10min。2.4XRD分析图4中是1#～4#试样的XRD图，四幅图相比可以看出，他们的曲线非常相似，都是在21.5°附近出现首个尖峰，紧接着出现另一个较矮的尖峰，在19.5°附近出现一个非晶的矮宽峰，是散射峰，结晶度低的强度低，非晶的矮峰显得比较大。图中的晶面衍射峰强度可以代表这一试样的结晶程度，强度越大结晶度越高，强度越小结晶度越低，图4中已标出各个晶面衍射峰的强度的具体数值。图4中图(a)～(d)分别是1#～4#试样的XRD图谱。图(b)～(d)中的尖峰较图(a)中的位置要高的
【参考文献】：
期刊论文
[1]制备工艺对TiB2-CB/PE复合材料PTC性能的影响[J]. 施文照,杜晓东,詹马骥,王夫成,郎经纬. 机械工程材料. 2015(07)
[2]PVDF-HDPE双相PTC材料的制备、结构与性能[J]. 左立增,方斌. 功能高分子学报. 2014(03)
[3]Ni@C/HDPE复合材料的制备及其正温度系数性能研究[J]. 钱綮,胡彦杰,李春忠. 高分子学报. 2013(09)
[4]环氧树脂基导电复合材料的PTC特性研究进展[J]. 唐婷,季铁正,杜彦,李红艳. 中国塑料. 2012(06)
[5]mPE/PE-LD/CB导电复合材料的制备与性能研究[J]. 张文龙,吴伟菊,戴亚杰,鲁旭波,胡旭. 中国塑料. 2011(02)
[6]炭黑填充PE-HD/EVA/PE-LD导电发泡复合材料的阻温特性[J]. 李继新,王立岩,李素君,张木,吴全才. 中国塑料. 2010(09)
[7]体积膨胀的稀释作用对聚合物基导电复合材料PTC效应的影响[J]. 沈烈,徐建文,益小苏. 复合材料学报. 2001(03)
本文编号：3413711
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