聚烯烃弹性体的流变性能

聚烯烃弹性体的流变性能

合成橡胶工业,1999-09-15,22(5):303～305

CHINASYNTHETICRUBBERINDUSTRY

聚烯烃弹性体的流变性能

田明

张立群

向雪花

刘力

冯予星

吴友平

张秀华

曹连孝

芦焕梅

(北京化工大学材料科学与工程学院,100029)

()

研究了加工温度、)流变性能的影响。结果表明,POEs的流变指数小于1,,,切敏性增强。

POEs的粘度对温度变化不敏感,,。辛烯含量

高时,切敏性强。

关键词:::A

文章编号:1000-1255(1999)05-0303-03

美国DuPo-Dow公司采用茂金属催化剂合成的乙烯和辛烯共聚物(POEs)是一种新型的热塑性弹性体,可以作为一般的热塑性弹性体使用,也可以采用过氧化物交联后作为热固性橡胶使用,还可用于聚丙烯的冲击改性。目前对其性能研究和开发应用的报道很少。本工作考察了加工温度、辛烯含量和炭黑填充量对POEs流变性能的影响。

1

切敏性增强。

实验部分

Fig1Relationshipbetweenrheologicalindexand

)shearrate(130℃

原材料POEs,牌号8150,8200,8003,8440,

8402,美国DuPont-Dow公司生产,北京福申经贸公司提供。

试样制备双辊筒塑炼机辊温控制在110℃左右,投入POEs,待其呈透明状后,加入抗氧剂。放大辊距加入填充剂,待其混合均匀后,以小辊距薄通3～5次,然后剪切造粒,粒径2mm左右。

分析测试使用美国产Instron3211型流变仪、Monsanto流变仪,以及吉林大学机械厂生产的XRZ-400-1型熔体流动指数(MI)仪对试样进行测试。

结果与讨论

2.1温度对流变性能的影响

2.1.1纯POEs8150的流变性能

2

由图2可知,随着温度升高和剪切速率增加,粘度下降。但是,在110～150℃时,粘度随温度的升高下降很小,温敏性不强;随着剪切速率的增加,粘度迅速下降,表明切敏性很强。在180℃和

由图1可知,流变指数(n)均小于1,表明

POEs为切力变稀的假塑性流体,并且n随剪切

.(γ速率)增大而减小,表明随着剪切速率的提高,

收稿日期1998-08-10;修改稿收到日期1999-04-10。作者简介:田明,硕士。已发表论文5篇。

聚烯烃弹性体的流变性能

304 合成橡胶工业第22卷

210℃下,低剪切速率时,粘度随温度变化较明

显,而对剪切速率变化不敏感,即温敏性较强;高剪切速率时,粘度随剪切速率的增加显著下降,对温度变化不敏感,表现出良好的切敏性。2.1.2炭黑填充POEs8150的流变性能

由图3可以看出,炭黑填充的POEs8150在不同温度下也表现出类似于纯POEs8150的流变行为,即在130～150℃时,表现出良好的切敏性,温度对粘度没有多大影响。180℃时,低剪切速率下流变曲线出现一个平台,切敏性差;高剪切速率下表现出良好的切敏性。

化就越大,进一步说明辛烯含量越低,支链越少,粘度对温度的变化越敏感。

g

orheological

)propEs(210℃

(yaresameasFig4)

Fig3Influenceoftemperatureonrheologicalproperty

ofPOEs(80phrcarbonblack)□130℃;●150℃;▲180℃

Fig6RelationshipbetweenoctenecontentandMI

2.2辛烯含量对流变性能的影响2.3填充炭黑对流变性能的影响

由图4可以看出,POEs在110℃下切敏性很好,随着剪切速率增加,粘度下降很快。不同辛烯含量的POEs在低剪切速率下的流变曲线有所分散,辛烯含量高,粘度也较高;高剪切速率下流变曲线收敛,即当剪切应力增加到一定值时,不同辛烯含量POEs的粘度几乎一样。所以POEs的辛烯含量越高,切敏性越好。POEs在210℃下表现出同样的特点(见图5)。比较图5和图4可知,温度升高时,随着剪切速率增加,POEs的粘度下降趋势减缓,即切敏性变差。

由图7可知,填充炭黑后,POEs仍然表现出较好的切敏性,即随着剪切速率的增加,粘度下降较快。但与纯POEs相比,填充炭黑的粘度增加。粘度还随着炭黑填充量的增加而增加。

Fig7Influenceofcarbonblackonrheological

)propertyofPOEs8150(110℃

(Datainfigarecontentofcarbonblack/phr)

2.4POEs的流变机理

由于合成POEs所用茂金属催化剂具有单一活性中心的特性,所以辛烯的含量和结构是受控的,在主链分子上含有一定的长支链。辛烯的引入破坏了聚乙烯段的结晶,形成了表现橡胶弹性的无定形区(橡胶相),聚乙烯结晶区(树脂相)起物理交联作用,故POEs表现出热塑性弹性体的性能特征。辛烯含量越高,粘度越高,硬度越低,

由图6可知,辛烯含量越低,MI随温度的变

聚烯烃弹性体的流变性能

第5期田明等.聚烯烃弹性体的流变性能 305

弹性越好,更接近弹性体的性能,表现出良好的切敏性。相反,辛烯含量越低,更接近树脂的性能,

表现出良好的温敏性,而切敏性变差。这是因为POEs分子链在通常情况下呈自由卷曲状态,在剪切应力作用下,分子的主链和支链开始伸展和取向,聚合物的粘度随之降低;随着剪切应力的增大,主链分子完全伸直,支链分子也进一步伸展和取向,粘度进一步下降。辛烯含量高时,支链分子越多,弹性越大,而弹性体的分子链容易发生缠结,故一般粘度也较高。在低剪切应力下,分子主链和支链还没有完全伸展和取向,性较强;随着剪切应力的增加,展和取向,度迅速下降,,POEs在较低温度(110～)下,分子链段热运动不活跃,在剪切应力150℃

的作用下,分子链在流场中容易伸展和取向,使流动阻力减小,另一方面分子链中的物理交联点解脱,所以粘度迅速下降。在较高温度(180～

)下,分子链段热运动相当活跃,具有弹性210℃

的分子链产生回缩卷曲,在较低剪切流场中不容易伸展和取向,此时粘度随温度变化较为显著;当剪切应力达到一定程度时,使主链和支链分子得到伸展和取向,又表现出良好的切敏性。

由表1可以看出,粘流活化能(Ea)随着剪切

速率的增加而减小。当剪切速率为20s-1时,在

110～150℃和180～210℃两个温度范围内,Ea

较大,表明在此温度范围内,粘度随温度的增加下降明显;剪切速率为288.2s-1时,上述两个温度范围内的Ea较小,表明粘度随温度的变化不明显,即温敏性较差;在150～180℃,当剪切速率为

-1-14

20s,288.2s时,Ea分别为4.4×10J/mol,

2.2×10J/mol,。

Ta1ygyPOEs8150J/mol

180～210

-444

-1343

4

1.0×104.4×101.8×10

5.8×102.2×107.7×10

3结论

a)POEs的n小于1,属于切力变稀的假塑

性流体,并且n随着剪切速率的增加而减小,非牛顿性明显。提高剪切速率,切敏性增强。

b)温度升高,POEs的粘度下降,但变化不明显。随着剪切速率的增加,粘度明显下降,表现出良好的切敏性。辛烯含量越高,切敏性越强。

c)POEs在低剪切速率下的粘流活化能较大,随着剪切速率增加,粘流活化能减小。

d)由于POEs在110～150℃时表现出良好的切敏性,因此在加工过程中,可以用提高剪切速率的方法来降低其粘度。

Rheologicalpropertiesofpolyolefinelastomers

TianMing,ZhangLiqun,XiangXuehua,LiuLi,FengYuxing,WuYoupingandZhangXiuhua(InstituteofMaterialScienceandEngineering,BeijingUniversityofChemicalTechnology)

CaoLianxiaoandLuHuanmei(BeijingFushenTrade&MarketCo.)

ABSTRACT

Influencesofthetemperature,octenecon2ofPOEs,however,theviscositydecreasedtentandcarbonblackreinforceronrheologybehaviorofpolyolefinelastomers(POEs)pro2ducedusingmetallocenecatalystwereinves2tigated.Theresultsshowedthatrheologyin2dexofPOEswassmallerthan1,POEswasakindofpseudoplasticfluid.Theshearsensi2tivityincreasedasshearrateenhanced.Thetemperaturehadlittleeffectontheviscosity

drasticallyasshearrateincreased.POEshadgoodshearsensitivity.POEswithhigheroctenecontenthadbettershearsensitivity,withloweroctenecontenthadworseshearsensitivity.

Keywords:polyolefinelastomers;metal2locenecatalyst;rheologicalproperty

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/l4km.html