高分子材料毕业论文聚乙烯接枝马来酸酐的制备.doc

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1、 本科毕业论文(设计)题 目：聚乙烯接枝马来酸酐的制备 学 院： 应用技术学院 专 业： 高分子材料与工程 姓 名： 张小姗 指导教师： 张来祥老师 2011年 6 月 1 日聚乙稀接枝马来酸酐的制备张小姗（青岛大学 应用技术学院 山东 青岛）摘要聚乙烯它本身具有比较好的物理机械性能和加工性能，因而被作为通用塑料广泛的应用。采用溶液接枝与反应性挤出接枝来制备PE-g-MAH。对接枝与未接枝、接枝率不同的接枝物分别进行拉伸与压缩及冲击性能测试，比较得出力学性能最佳的方案。实验表明：与普通聚乙烯比较,被接枝后的聚乙烯一般采用干法和湿法但是接枝马来酸酐聚乙烯只适合干法，利用搅拌机和高速混炼机并加入分

2、散介质进行充分混合加强其分散性，从而能有效提高PE材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度的同时保持了聚乙烯基体的刚性，通过实验也能进一步说明马来酸酐含量在复合材料中的分散性是有着非常重要的意义。关键词 聚乙烯、 接枝率、性能测试AbstractPolyethylene it itself has better physical and mechanical properties and processing properties, they have been widely used as a general-purpose plastic. By solution grafted and rea

3、ctive extrusion grafted to preparation PE - g - MAH. Docking branch and not graft copolymerization, grafted rate of different graft is stretched and compressed respectively comparing the performance test, and impacts that optimal mechanical property solutions. Experiment shows that compared with ord

4、inary polyethylene, be grafted the polyethylene generally adopted after dry and wet but grafting maleic anhydride polyethylene only suitable for dry, using blender and high-speed mixing rubber machine and join scattered media are fully mixing strengthen its dispersion, which can effectively enhance

5、the PE material tensile strength, bending strength and impact strength while keeping the polyethylene matrix rigidity, through experiment could also further shows with maleic anhydride content in the dispersion of composite materials have very important significance is. Key words Polyethylene, graft

6、 rate, performance testing显示对应的拉丁字符的拼音目录摘要2关键词2目录4引言51. 相容剂在聚合物中的分散61.1相容剂简介及作用机理61.2反应型相容剂及其特点71.3反应型相容剂的作用71.4反应型相容剂的作用原理81.5高分子接枝物的常用制备方法82. 实验准备部分92.1马来酸酐接枝聚乙烯机理92.2原料配方设计102.2.1原料配方设计的相关说明102.2.2 聚乙烯接枝马来酸酐化学接枝制备方法132.2.3 聚乙烯接枝买来酸酐的挤出接枝制备方法132.3化学接枝接枝率的测定132.3.1接枝率的测定方法132.3.2标准溶液的配制132.3.3、标准溶液

7、的标定142.4 PE-g-MAH制备的各部分主要原理及注意事项142.4.1 原料的分散与混合142.4.2 原料挤出造粒152.4.3 注塑制件162.4.4 性能测试162.4.4.1 拉伸性能测试的方法原理及操作要点162.4.4.2 弯曲性能测试的实验原理及影响因素172.4.4.3 冲击性能测试的相关原理173 实验部分183.1实验原料183.2实验设备183.3实验步骤：183.3.1 混料183.3.2 挤出造粒193.3.3 注塑制件193.3.4 性能测试203.3.4.1 拉伸性能测试20结果22谢辞23参考文献24附录26引言随着社会飞速发展以及高新科学技术的发展，聚

8、合物材料的应用也是在不断的扩大，以此对聚合物材料的性能提出了更高层次的的要求高功能化、优性能化、较高机械性能化、高应用化。这使得先前单一的聚合物材料以及普通的聚合物材料已经不再能满足我们的生产生活的需求，因此开发一种全新的新型合成复合材料已迫在眉睫，而它的投资大、周期长、而性能并不一定理想向我们提出了更大的挑战。世界上合成树脂及塑料的现年产量目前已超过1亿吨，以聚乙烯和聚丙烯为主的聚烯烃占塑料总产量的35%。聚烯烃它有价格低廉和加工容易的优势，聚乙烯等通用塑料自问世以来一直被作为通用塑料来使用，如果对目前所发现的聚烯烃塑料品种进行改性，会使这一量大，使用领域以及适应领域比较广的各种塑料材料在综

9、合力学性能和热力学性能等多个方面达到甚至超过某些实用性工程用塑料的指标，对促进高分子材料学、塑料工业学的发展都必定会产生巨大、深远的影响。对于以聚乙烯和聚丙烯为主的的聚烯烃类是典型的半结晶材料，在常温或静态下，其无定形区链段可运动性使材料具有较高的韧性，而在高温或高应变速率下，由于所吸收的冲击能量不能及时传递，材料就会显示出较好的韧性。聚烯烃塑料工程化实质上所涉及的关键问题是：如何提高常温、静态状态下聚烯烃的刚性，但不损害它的韧性？怎样才能提高低温或高应变下的韧性，但不损害其本身的刚性？以接枝等化学改性方法为主的研究方法已成为聚烯烃塑料工程化研究的主流工程。1随着科学技术的不断进步和石油、化学

10、工业以及材料科学的快速发展，合成树脂的应用将会越来越广泛，对我们的生活影响也会越来越大，它不仅会大大改善我们的生活条件同样也会污染我们的环境伤害我们的身体。因此合理利用合成树脂是非常重要，作为塑料专业的大学生我们更要了解，所以我们要懂得它作为新型材料对社会进步的影响。我们通常说的高分子接枝物是由两种或两种以上的聚合物构成的多组分体系。大多数聚合物通常为互不相容的分离体系。因此，聚合物的共混是尽量使不相容体系尽量接近比较相容体系。其相容技术的关键问题是在彼此不相容体系中加入相容剂。通常是在聚合物共混体系中加入所谓的第三组分，相容性较好的体系是如何由原来使本来相容性不怎么好、根本不相容的聚合物组合

11、成，并获得较优良的性能。而这些第三组分的加入能增加某些高聚物共混体系相容性的，通常称为共混体系的相容剂。我们所说的相容剂，广义说是指与两种、或两种以上的聚合物组分都有很优良的相互容解性与粘合性，可降低界面的表面张力，增加两种、两种以上高聚物质之间相容性的物质。本课题主要研究的是：将不同含量的马来酸酐分散在聚乙烯基体内，选用适当的表面处理剂和相应的活化方式，提高马来酸酐在聚乙烯中的分散性，防止二次凝聚，造成制品的局部缺陷。这样，一需要测出不同的接枝率，二需测出其不同的性能之间的差距。经过试验之后，加入不同量的MAH的制件的力学性能有何变化？通过对其性能进行比较的研究，从而得出接枝后的聚乙烯性能是

12、提高还是降低，以及得出变化程度。对不同工艺方法下制得试样进行实验测试，分析在不同填料和马来酸酐含量不同制件的冲击强度和力学强度有何不同，分析原因解决问题，总结经验，最后得出结论。1. 相容剂在聚合物中的分散1.1相容剂简介及作用机理一般来说高分子接枝物是由两种或两种以上的聚合物构成的多种组分体系。通常所说的大多数聚合物为互不相容的分离体系。因此，聚合物的共混是指使一些不能相容体系尽量接近相容体系。其相容技术的关键是在不相容体系中加入适量合适的相容剂。也就是说在高聚物共混体系中加入适合的第三组分，使本来相容性较差、不相容的聚合物组合成较好的体系，并获得较卓越的性能。而这些能增加某些高聚物共混体系

13、相容性的第三组分，通常就是我们所称作的共混体系的相容剂。我们所谓的相容剂，广义说是指与两种高聚物组分、两种以上都有较好的粘合性，可降低表面张力，从而达到提高两种、两种以上聚合物相容性的目的。在聚合物共混过程中, 相容剂有两方面的作用: 一是容易得到均匀的共混产物; 另一个是通过改善聚合物体系中两相的性能, 增加相界面间的彼此黏合力, 并具有稳定的性。相容剂分子，具有能与共混物组分中进行物理的、化学的结合的基团, 从而能将不相容、部分相容组分变得相容。 由于相容剂种类繁多、 制造方法也较多, 产品的结构不一致,所以不同相容剂在聚合物共混物中的作用机理也是完全不同的。对于相容剂的增容作用本质上说是

14、借助于分子间的键合力来实现的，可以起到类似于油分散于水中所用的表面活性剂的作用。相容剂之所以能将两种不相容的聚合物组成塑料合金，是因为在其分子中含有分别能与两种聚合物中的集团进行物理或化学结合的缘故。本次试验主要涉及的是反应型相容剂，接下来会对反应型相容剂的特点及作用进行详细的介绍。1.2反应型相容剂及其特点我们所说的反应型相容剂是类似于偶联剂的一种试剂，其高分子链中含有能与共混物中的聚合物发生反应的反应性基团，因为，在其与聚合物共混时伴随着化学反应。反应型相容剂的优点是添加极少量的相容剂就可产生比较明显的效果，成本低；缺点是有可能产生副反应，使共混物的性能降低，同时对混炼和成型条件要求很高。

15、常见的可发生反应的基团对有酸酐与氨基；环氧基与酸酐；咪唑啉与羧基；异氰酸酪与羧基；酰基内酰胺与氨基：碳化二亚胺与羧基基、金属盐。 目前已开发出来的相容剂很多，而常用的反应型高分子相容剂有如下的几大明显优势： （1）在烯烃与苯乙烯体系的树脂中一般采用共聚法来引入羧酸者居多。 （2）添加量少，效果明显，成本低。 （3）反应型接枝共聚物能用的相容剂较多，而嵌段共聚物所能用的相容剂却占的比例比较少。 （4）尼龙与聚烯烃或苯乙烯系列树脂共混应用较多的是反应型高分子相容剂。 （5）副反应较多，能会影响高分子聚合物合金的性能和质量，成型条件不易控制。（6）应用广泛。不仅使聚合物合金具有共混组分的优良性能，还

16、可以增加或改善某些性能。1.3反应型相容剂的作用反应型相容剂的作用可分为三点：1）与本身带有反应性基团的高聚物发生反应。 2）通过与加入带反应基团的聚合物发生增容作用如某些接枝共聚物PPcMAH、PP-eAA(聚丙烯接枝丙烯酸)，也可以通过磺化PS锌盐使PS+PPE硝化EPDN锌盐共混物通过生成链间盐的反应达到增容的目的。3）加入低分子化合物，促进生成共聚物的相容化，举例说明甲苯磺酸可使PETPA66共混体系来进行增容，而对于磷酸二苯酯可使PA6来进行增容；PA66塑料合金增容，通常呢带环氧基、氨基的硅烷偶联剂是可以作为PEPA66塑料混合增容的相容剂。1.4反应型相容剂的作用原理含有一些能和

17、混和物组分起化学反应的官能团的高聚物反称为应型相容剂, 它们适合于那些相容性较差、带有很容易反应的官能团的高聚物之间的增容。 我们所谓的反应性的增容主要有: 外加反应型相容剂、共混物组分反应相容剂; 使混合的高聚物部分官能化,并通过相互反应，以达到增容的目的。反应型相容剂是一些基团，这些集团具有反应活性，是其有增容效果的关键,马来酸酐、 环氧基是通常所见的反应活性基。这些反应相容剂和聚合物发生共混的时候伴有热、 力的双重作用的放生, 同时组分之间发生反应, 从而达到增容的目的。1.5高分子接枝物的常用制备方法 高分子接枝物常用的制备方法主要有熔融接枝和固相接枝等。具体如下(1)熔融接枝. 研究

18、者使用最多的化学接枝方法通常是熔融接枝法。反应是在双螺杆挤出机特是MAH 在非极性的聚烯烃中的溶解度有限, 受此影响, 熔融法实质上并非均相的接枝方法。所有反应体系一般有两相, 即单体的聚合物相、单体相。单体溶解度在两相中的分配,是受单体、 引发剂的类型、 反应温度控制的，在高引发剂、高单体浓度，单体在聚合物中的扩散，是控制反应速率的步骤3、4。对于设备,密炼机转子、挤出机螺杆，剪切引起的聚烯烃和反应单体相界面的更新,混合方式、混合强度直接影响接枝反应、其它副反应。相同条件,双螺杆挤出机的接枝率比单螺杆挤出机、密炼机都要高高 5 。将单体、 引发剂、 聚合物进行混合后投料, 也能提高接枝率等

19、6、7 。Hu 等 8用同向旋转双螺杆挤出机研究PP GMA 体系, 则是通过停留时间分布来关连加工工艺参数(转速、 加料速度)跟接枝率的关系。溶液接枝。溶液接枝法，就是在接枝过程中首先将基体树脂溶解在适当的有机物溶剂中（通常为二甲苯或甲苯），然后再接枝。该反应过程温度较低，降解程度较低，副产物少，MAH的接枝率和利用率相对较低。一般包括常规溶液接枝与超临界溶液接枝两种方法。（2）固相接枝。非均相化学接枝。最早关于固相法的研究论文为L ee 等 9 与传统的溶液法、熔融法相比, 固相法具有反应温度低、通用性大、 后处理简单。研究的单体有(甲基)丙烯酸10、11、12、13及酯 14 以MAH

20、为主 14 。近年来国内对采用固相法进行化学接枝的研究也逐渐增多15、16、17、18、19。固相法以接枝PE 为主, 聚合物采用粉状料, 粒径越小,利于增加接枝率7 。反应过程中, 高聚物有非常优良的流动性。它是一种局部改性的方法, 它一般发生在聚烯烃的结晶面、无定形区域 20,接枝反应所用的PE 等规度越高, 相同条件下得到的接枝率越低7 。这种方法制出的产物作为体系的相容剂时, 在提高拉伸强度、冲击强度,比熔融法制备的制品有相同的效果, 但是某些条件下会达到更好的效果21。通常在使用这种方法时可加入少于聚合物含量20 (w t)%的溶剂作为界面剂,不仅利于接枝反应的进行,还有利于反应散热

21、。苯、 甲苯、二甲苯为通常所用的界面剂。Rengarajan 等22 还选用多官能团的(异)氰脲酸三烯丙酯(TA IC)为催化剂, 用来增加、稳定自由基, 降低接枝反应活化能。催化剂作用越大15，引发剂浓度越高。（3）此外还有辐射接枝法、 高热接枝法、 悬浮接枝法、流化态接枝法。2. 实验准备部分2.1马来酸酐接枝聚乙烯机理 很多反应历程目前来讲有不同的意见，不同的体系，不同研究者，提出的机理有很大的不同，有时我们所提到的，最终产物的结构上也是不一样的。引发剂分解，产生自由基，这就是通常被我们称谓的反应历程。有机过氧化物比偶氮型引发剂 23、24、25、26脱氢能力高。当不存在反应单体时，甲基

22、、亚甲基脱氢后，会趋于交联；次甲基，由倾向于裂解。因此过氧化物引发剂存在，接枝反应有副反应发生，跟聚合物种类有关。聚丙烯容易降解，聚乙烯比较容易交联，乙丙共聚物两者兼有，随引发剂的增多，发生程度随之增加。单体的加入，能使副反应减轻27,28。单体量少时，各副反应28.29.30.31。何者为主，取决与反应条件、反应温度、引发剂的种类、浓度、单体种类。熔融法，反应温度高，副反应多。常加入的助剂：（a）针对MAH体系，提出的含氮、硫、磷的电子给体型助剂，作用被认为是接枝过程产生高活性、激基缔合物被阻碍，使得副反应的发生程度大大降低。但是同时他在减少的时候产生了一不良后果，体系的节支率也是降低很明显

23、的。（b）苯乙烯，可以被作为第二单体，苯乙烯，会比聚烯烃更快更早的形成，较稳定的自由集团。然后再与主单体反应，而节支率两者比较是不一样的。（c）在一些专利 39.40.41 中还可以通过加入不饱和聚烯烃来减轻副反应，同时还能提高接枝率。当含有标记的聚乙烯接枝马来酸酐，它的产物，在170，分别采用溶液法、熔融法制备，并被 43 CNMR技术进行了表征。从而得出接枝点与聚合物方法是无关紧要的。与接枝结构却有着非同寻常的关系的。高密度聚乙烯、低密度聚乙烯产物中含有高叔氢化合物。而对于髙叔氢的聚合物，单体主要以丁二酸酐环的形式被接到聚合物上。综合考虑以上结果，亚甲基含量高的的聚烯烃其接枝更容易，接枝率

24、更高。 不论溶液法 44、固相法 45 ，都曾经被研究过，而且发现氧气阻碍了接枝反应的进程。因此用这两种方法时候通常被用在被但其所环绕的环境中进行，此时反应的接枝反应才能进行得很顺利。 2.2原料配方设计2.2.1原料配方设计的相关说明塑料材料在许多方面都优于其他材料，合理选用适当的塑料品种、添加剂、成型加工设备、工艺条件等进行正确地设计，可以充分发挥塑料材料的最佳性能。反之，就会达不到预期的效果。一般在材料设计之前，应考虑一系列因素，基本上可分为以下三点：（1）技术上的可行性。（2）材料的可加工性（即设备的适应性）（3）材料成本的经济性。只有符合这三条基本要求，塑料材料的设计才有工业应用价值

25、和有推广意义。一般来说，在进行塑料材料设计时，大致可按以下步骤进行。1.收集资料选择一个设计题目之前，首先要有充分的资料和数据，其中包括以下几方面：（1）首先有关树脂方面，及塑料品种的资料，原来的塑料品种（PE）；改性后的塑料品种(PE-g-MAH)；最近市场上新出现的塑料品种；他们各自的性能、特点、长处、短处、加工成型时注意事项等。（2）其次有关成型加工方面，原有的成型加工方法（注塑成型）；最近新发展的成型加工方法；二次加工的方法；表面装饰的方法等。（3）有关成型加工模具方面，原来的模具状况；新改革的模具；模具结构的变化；模具材料的变化（注意过渡换料）等。（4）有关使用的例子（MAH），现市

26、售制品的性能、材料、成本、样式等；现有的优缺点等。2.实地考察看看实验室的设备是否完好，所用药品是否齐全、过期或损坏。3.着手设计a首先选择树脂品种LDPE,对树脂品种初步选择，同时也要参照以下以前的该材料的品种，以及试验配方。一般在设计中考虑以下内容：所要设计的材料在使用环境中，最高和最低的温度变化，材料可否承受住、在这个温度范围内材料能否变形、已发生龟裂否、耐冲击如何等。LDPE成形性及机械加工性好，耐冲击性良好、耐磨性、可挠性、耐溶剂性、耐药品性、耐湿性良好，并且价格低廉。表2-1性能图表树脂名称典型用途优点局限性LDPE纤维，薄膜，家用器皿、导线绝缘层质轻，中等强度，硬，在高温下坚韧，

27、腐蚀性及电性能好。在-18下变脆，易老化差。本次试验的主要有马来酸酐、偶氮二异丁腈、硬脂酸等，还有他助剂。在本次的试验中DCP的用量为0.5g，因为如果含量过少，对最后的性能测试或是制品的使用效果不佳或不明显，但如果含量过多，发生二次凝聚，分散性会不均匀，响制件的质量。混合前，要先将各种料按一定比例称取好，然后按照一定加入顺序放入到高速混合机，目的是提高分散性，改善加工性，提高实用性能。加马来酸酐的量与平日实验类似，不做多解释，也要同样量分组实验，对比性能测试。b引发剂 的筛选与用量发剂的作用机理是引发基体树脂分子产生自由基从而使使不饱和单体的双键打开，最后完成接枝聚合。本次实验原本想考察DC

28、P与BOP两种引发剂，通过实验找出最适合的引发剂，只是后来由于实验条件等原因在此仅做了理论的讨论。通过相关实验，然后做出比较，结果表明，由于在150下，DCP的半衰期是9min，而BPO的半衰期是12s，DCP比BPO的使用效果好，引发效率更高。这是挤出温度与引发剂的半衰期与引发剂的半衰期的温度正好相匹配的缘故。而DCP的半衰期较长，即使在相对高的温度下也不是很容易分解，若将温度控制在140以下，就不会因为温度低而使的物料粘度增高，使挤出机的负荷减小，不至于超载停机，而BPO却明显不可以。因此选用DCP作为引发剂更为合理。DCP用量/%接枝率/%图2-1 DCP与接枝率的关系图2-1给出了DC

29、P用量与接枝率的关系曲线。从图中可以很明显的看出接枝率随着DCP用量的增多是明显增多的，开始趋于正比例增加，当达到一定用量之后接枝率的提高变缓慢而趋于一个定值。这是因为引发剂用量增加生成的自由基浓度也是随着增加的，使得接枝反应的发生的概率增大，但如果当自由基浓度达到一定程度，大分子自由基则会可能发生发生歧化而导致了反应的终止。c马来酸酐用量的选择 在其他反应条件相同的条件下，改变马来酸酐的用量，所得接枝率、接枝率的变化如下图2-2所示：随着马来酸酐的逐步增加，接枝率也是随之增加；当马来酸酐用量超过一定值时随着马来酸酐用量的增加，接枝率反而会下降。图2表示当马来酸酐用量的逐步增加的时候，接枝效率

30、是逐渐下降。这是因为随着马来酸酐用量的逐步增多，马来酸酐与其自由基相互碰撞几率是可以增大的，均聚反应就会增强，而马来酸酐与PE碰撞几率相对会变小，所以接枝率会有随马来酸酐用量的增大而减小的趋势。接枝率%马来酸酐/% 图2-2 接枝率与单体浓度曲线 2.2.2 聚乙烯接枝马来酸酐化学接枝制备方法在装有回流冷凝管、 温度计和电动搅拌的三口瓶中按配方设计加入计算量的LDPE及二甲苯溶剂 ,加热至 90110 ;等HDPE溶解后 ,加入马来酸酐;随后加入计算量的引发剂过氧化二异丙苯DCP、 交联抑制剂CALA ;反应23 h 后 ,停止加热 ,冷却到6070 ,加入一定量的沉淀剂丙酮;在激烈搅拌下成粉

31、 ,过滤并用丙酮洗涤 ,干燥即得接枝产品。2.2.3 聚乙烯接枝买来酸酐的挤出接枝制备方法 按一定配比准确的称取DCP和MAH，然后将其溶入2%的丙酮中，之后将溶液倒入盛有HDPE料的混合机中，高速混和之后，将容器敞口放置12h以使其中的丙酮全部挥发掉。将混和均匀的物料倒入喂料机的漏斗中，定量喂入反应挤出机中，控制反应挤出机料筒各段温度140（加料段）、190、190、190和170（机头），螺杆转速45r /min，除杂段真空度0.1MPa，等反应物料经过熔融、混合、反应、除杂、熔体过滤、模塑成条后，再经过水冷切粒、风干即得我们所要的接枝产物。2.3化学接枝接枝率的测定2.3.1接枝率的测定

32、方法 返滴定法 。用电子天平准确称取干燥好的接枝物样品，质量约为0.2g，放于准备好的锥形瓶中，再用移液管准确移取10ml的NAOH标准溶液，在水浴中（60）加热2h，充分中和其中的马来酸酐后，在加入两滴酚酞指示剂，用HCL滴定其中过量的NaOH，消耗的HCL体积为v,为消除系统误差做空白试验，消耗的HCL的体积为V，从而计算出接枝率为G=98.06*（V-v）C（HCL）/2*1000*m *100%其中98.06为MAH的分子量2.3.2标准溶液的配制在本实验中所需要用到NAOH和HCL标准溶液来测量接枝物的接枝率，浓度约为0.01mol/l(1)NAOH溶液用天平称取0.1gNaOH固体

33、，加入适量的蒸馏水稀释，倒入250ml的容量瓶中，摇匀，然后用邻苯二甲酸氢钾进行标定。(2)HCL溶液用天平称取0.25gHCL（37%），加入适量的蒸馏水稀释，倒入250ml的容量瓶中，摇匀，然后用NaOH进行标定在实验中需要用到NAOH和HCL标准溶液来测量 2.3.3、标准溶液的标定(1）NAOH溶液用天平准确称取已干燥的邻苯二甲酸氢钾（0.02g）至于锥形瓶中，加约10蒸馏水，充分溶解后，加入两滴酚酞指示剂，用标准也进行滴定，根据消耗NAOH标准液的体积，计算出NAOH标准液的浓度，滴定三次，取平均值。(2）HCL溶液用5mL的移液管准确移取5mL的HCL标准液至于锥形瓶中，加入两滴酚

34、酞指示剂，用NaOH标准溶液进行滴定。根据消耗的NAOH标准液的体积，计算出HCL标准液的浓度，滴定三次，取平均值。2.4 PE-g-MAH制备的各部分主要原理及注意事项2.4.1 原料的分散与混合试验中为加强马来酸酐在单体中的分散性，必须采用适当的办法。采用高速搅拌机和高速混合机以及进行适当的表面处理或加入分散剂来提高其分散性是很有必要的。本实验采用的是熔体分散法，此种方法是先将与高分子HDPE粉料或者粒料放入高速混合机中进行充分混合，然后在双炼辊或挤出机中通过加热是高分子熔化，并在剪切应力作用下使之充分混合，以达到分散的目的以MAH接枝HDPE为例：首先把所需药品准备好并称量实验所需重量的

35、药品，然实验进行第一步：高速混合。依据先前的配方：表2-2材料配比材料名称PEMAHHStDCPEVA份数（g）10000.30.30.52实验步骤：开机前一定要注意检查电气设备，调整设备温度为140，然后检查皮带松紧，转动是否正常，检查润滑系统，检查锅内是否有灰尘，铁件，或是其他物料等杂物。按一定比例称取DCP和MAH，将其放入盛有低密度聚乙烯的高混机的锅中，高速混合3min，然后再加入已称好的EVA，高速混合30s后将混好的料取出备用即可。实验原理：当物料在离心力的作用下，沿着锅壁上高速的滑动及转动，滑动到一定程度从中心处下落，同时做圆周运动，过程中产生摩擦，产生大量的热，形成高温。物料运

36、动产生剪切、组合、翻动、剪切等，从而达到提高物料的均匀性和分散性的目的。2.4.2 原料挤出造粒实验前要提前做好开机升温工作，从而节约时间。当温度达到既定温度时候将配好的物料倒入自动加料料斗，根据原料特性设定温度为一段140（加料段），二段190，三段190，第四段190，机头温度170。螺杆转速45rmin，除杂段真空度0.1MPa，待反应物料经熔融、混合、反应、除杂、熔体过滤、模塑成条后。再经过水冷、切粒、风干即得所需的粒料。要对螺杆进行预热，预热温度180230。当各段预热达到所要求温度时，应对机头部分衔接螺栓等进行再次检查并乘热拧紧。保温1520min，以便加料。开机，在开机前手动拉动

37、传动皮带，证实螺杆可以正常转动后方可开动主动电机，并在料斗加入适量物料，使其顺利挤出，挤出速度由慢到快。挤出不同的制品其操作方法也不尽相同。供挤出的物料最好先干燥，必要时预热也可。开车前应需先换上洁净的粗滤器和过滤网，并加润滑脂，随后对挤出机需要加热的地方进行加热，料筒底部需要的话也需开冷却水。当各部位达到规定温度后，对机头部分的衔接处、螺栓等处均应检查并乘热拧紧，以避免是运转时溢料。开机前，转动皮带以保证螺杆自由转动，然后开机并进行加料，开始速度不要太快，料也不要加足，并应时时注意各仪表和进料的情况。在塑料被挤出前，任何人不得处于口膜正前方。塑料被挤出，即须将挤出物慢慢拉丝牵引出并进入冷却水

38、，以匀速牵伸，然后相应调正挤出速度，以达正常状态。停车时，一般将机内塑料完全挤出，以便于下次操作。但不必通过机头、口膜和粗滤器，这些部分是在拆除后清理的。造粒时有关注意事项：（1）造粒前，及时的清理干净刀口及碾入辊间的杂料，以保证物料的纯净，从而使实验效果更加精确。（2）造粒的时候要使丝料均匀碾入，切忌重叠杂乱的送入，以免造粒机被卡，从而效率降低。（3）在开关铡刀的时候，一定要按到底，确定电流完全闭合或断开。2.4.3 注塑制件注塑是一种在高压高速的状态下将塑料熔体注入到闭合的模具型腔内，经过冷却定型之后从而得到和模具形状一致的塑料制品的一种成型方法。因此注塑的一般工艺条件为：一是塑料必须是以

39、熔化的状态注入模腔；二是塑料熔体必须要具有足够的压力和流速，以保证能及时充满型腔。在注塑中非常重要的是塑化，它的原理是将固体状的塑料颗粒（或粉状粒）经加热、压实、混炼，从而使之转化为均匀的粘流区。通常我们所说的均化，是指将塑料熔体进行高速混合之后，使之温度达到较均匀分布，并使塑料熔体能达到所要求的温度，并能保证塑料熔体的温度具有最大的均匀性。2.4.4 性能测试 2.4.4.1 拉伸性能测试的方法原理及操作要点方法原理：对试样沿纵轴方向施加静态拉伸负荷，使其破坏。操作要点：1.该试验试样为哑铃型，坐标线，标出标距，中间平行宽度为10mm，厚度为4mm。2.开机，联机，选择实验类型，拉伸，以及其

40、他所需工艺，拉伸速度为15mm/min,3、直到实验结束，继续拉伸3-5个试样，最后打印，算平均值。然后根据平均值画图比较，分析。注意：夹持试样时，试样纵轴与上下夹具中心线重合，松紧适宜；测试值在满刻度10%-90%；在中间平行部断裂有效。拉伸实验采用拉型号为RG3020微机控制全数字化电子万能试验机。实验标准为GB-90；当试样尺寸为25 mm6 mm2 mm，哑铃型，实验速度为15 ramrain，实验温度为20，标距为25ram，实验湿度为50，定应力为1 MPa。压缩实验采用型号为XJJD-50的微机控制电子万能试验机。实验标准为GB-90；当试样尺寸为30 mm15 mmXl0 mm

41、时候，实验温度为20，实验湿度为50，实验速度为15 ramrain，；压缩高度比为6。冲击实验采用型号为XJJD-50的电子简支梁冲击试验机试样尺寸为120 mm15 mm10 mm，有缺口。实验均为每组取10件试样，数据取平均值。改性纳米金刚石用量对PP抗拉强度的影响2.4.4.2 弯曲性能测试的实验原理及影响因素弯曲试验：检验材料弯曲负荷所表现得性能测量弯曲强度，塑性变形。实验原理：三点式加减法，将规定形状和尺寸制件试样置于两支座上，在两支座的中间施加一集中负荷，使试样产生弯曲应力和变形。缺陷，试样在弯距最大处或及附近处所发生断裂，弯矩分布不均匀，某些部位的缺陷显现不出来，影响准确性。影

42、响因素：拉伸试验是用标准形状的试样，在规定的标准化状态下测定试样的拉伸性能。标准化状态包括：实验制备、状态调节、实验环境和实验条件，还有个人的责任心。2.4.4.3 冲击性能测试的相关原理冲击性能试验：在冲击负荷作用下，检测试样冲击强度，冲击韧性，评价抵抗冲击的能力，判断材料的脆性或韧性程度。实验原理：使用已知能量的摆锤，经一次冲击，支承成水平梁的试样，并使之破坏，冲击线位于两支座的正中间被测试样若为缺口试样，则冲击线正对缺口的背面，以冲击前后摆锤的能量差，确定试样在破坏时吸收的能量，用试样单位面积所吸收的冲技能，表示冲击强度。3 实验部分3.1实验原料高密度聚乙烯（LDPE） 中国石油天然气

43、股份有限公司马来酸酐（MAH） 北京益利精细化学品有限公过氧化二苯甲酰（DCP） 上海一恣化学试剂有限公司己内酰胺（EVA ） 国药集团化学试剂有限公司硬脂酸（Hst） 化学纯3.2实验设备GH-10高速混合机 北京机械塑料机械厂分析天平 上海天平仪器厂FT-90塑料注射成型机 浙江申达塑料机械公司KS-20同向双螺杆挤出机 昆山科信橡塑机械有限公司RG3020微机控制全数字化电子万能试验机 深圳市瑞格尔仪器有限公司电子简支梁冲击机 河北承德金建检测仪器公司3.3实验步骤：3.3.1 混料 按一定比例将配方原料称好按一定顺序放入高速混合机中，在基体熔点温度下高速混合几分钟后，取出后干燥备用。下

44、面是分别改变马来酸酐的量来确定的配方。配 方如下：表3-1第一组材料配比原料名称HDPEMAHHStDCPEVA重量（g）100000.30.52.0表3-2第二组材料配比原料名称HDPEMAHHStDCPEVA重量（g）10000.30.30.52.0表3-3第三组材料配比原料名称HDPEMAHHStDCPEVA重量（g）10000.50.30.52.0表3-4第四组材料配比原料名称HDPEMAHHStDCPEVA重量（g）10000.70.30.52.03.3.2 挤出造粒 高速混合后的原料取出后放入已设定好温度的双螺杆挤出机中， 挤出机各段温度如下：表3-5 温度设定挤出机一段二段三段四

45、段机头温度140190190190170主机转速：45 r/min 喂料转速：223.3.3 注塑制件将干燥好的的料粒，放入料筒中，准备注塑。工艺设计如下表表3-6 注塑机温度设定工艺条件喷嘴温度料筒温度（）螺杆转速r/min注塑压力MPa保压压力MPa预塑背压MPa保压时间S冷却时间S后部中部前部参数1851651852006080500.83020将制件分组放好，至少放置24小时，方能进行下一步的性能测试。刚制出的试样，应将其分散放置在标准环境中，使其表面尽可能暴露在环境里，标准环境应该是均匀而稳定的，温度和湿度的上下波动在规定范围内。3.3.4 性能测试 3.3.4.1 拉伸性能测试下面

46、分别是改变马来酸酐的用量来制出成品，并分别取五组试样分别做实验，具体如下：第一组：断裂强度和马来酸酐含量的关系,如下图：固定配比HDPE/HSt/DCP/EVA=1000/0.3/0.5/2.0,改变MAH的含量，对断裂强度的影响。马来酸酐的含量断裂强度图3-1 断裂强度和马来酸酐含量的关系如图3-1可以很明显的看出，体系的断裂伸长率的数值首先小幅度增加，加入马来酸酐的量并不能明显改变断裂强度。当马来酸酐增加到0.3时候，曲线又出现明显的下降趋势，断裂伸长率的数值减小，当马来酸酐的含量增加到0.5时曲线又突然上升，当达到0.7时曲线达到最大值。而我们知道断裂强度数值越大其韧性越差，其抗拉能力就

47、越差，其断裂伸长率会越大，其性能就不会很优良，应用也不会太广泛看出当马来酸酐的含量为0.5时曲线的马来酸酐的数值最小，及其断裂强度最小，其韧性最好，其性能相对来说是最佳的。第二组：弹性模量和马来酸酐含量的关系,如下图：固定配比HDPE/HSt/DCP/EVA=1000/0.3/0.5/2.0,改变MAH的含量，对弹性模量的影响。马来酸酐的含量弹性模量图3-2弹性模量和马来酸酐含量的关系可以很明显的看出，体系的弹性模量的数值首先小幅度增加，加入马来酸酐的量并不能明显改变弹性模量。当马来酸酐增加到0.3时候，曲线又出现明显的下降趋势，弹性模量的数值减小到最小，当马来酸酐的含量增加到0.5时曲线又突

48、然上升，当达到0.7时曲线达到最大值。而我们知道弹性模量越小，其断裂强度数值越大其韧性越差，其抗拉能力就越差，其断裂伸长率会越大，其性能就不会很优良，应用也不会太广泛。从图看出当马来酸酐的含量为0.5时曲线的马来酸酐的数值最小，及其断裂强度最小，其韧性最好，其性能相对来说是最佳的。第三组:拉伸强度和马来酸酐含量的关系,如下图：固定配比HDPE/HSt/DCP/EVA=1000/0.3/0.5/2.0,改变MAH的含量，对拉伸强度的影响。马来酸酐的含量拉伸强度图3-3 马来酸酐含量与拉伸强度的关系如图3-3所示材料中加入马来酸酐可显著提高其抗拉强度，在一定范围内与马来酸酐含量成正比，且存在一最佳

49、值，表明作为改性剂的马来酸酐对PE复合材料有着明显的增强效果。这是由于马来酸酐的比表面积很大，具有极高的表面能和化学活性，表现出强烈的表面效应，由于马来酸酐这种特点，使其与某些大分子发生键合作用，提高分子间的键合力，从而使接枝后的的复合材料强度、韧性大幅度提高，而缺有极值。第四组：断裂伸长率和马来酸酐含量的关系,如下图：固定配比HDPE/HSt/DCP/EVA=1000/0.3/0.5/2.0,改变MAH的含量，对断裂伸长率的影响。马来酸酐含量断裂伸长率 图3-4断裂伸长率与马来酸酐含量的关系如图3-4明显的看出，体系的断裂伸长率的数值首先小幅度增加，当马来酸酐增加到0.3时候，曲线又出现明显

50、的下降趋势，断裂伸长率的数值减小，当马来酸酐的含量增加到0.5时曲线又突然上升，当达到0.7时曲线达到最大值。而我们知道断裂强度数值越大其韧性越差，其抗拉能力就越差，其断裂伸长率会越大，其性能就不会很优良，应用也不会太广泛。从图看出当马来酸酐的含量为0.5时曲线的马来酸酐的数值最小，及其断裂强度最小，其韧性最好，其性能相对来说是最佳的。 结果从本次实验中可以得到以下结果：(1)通过比较接枝后的复合材料拉伸强度、断裂强度、断裂伸长率、韧性等机械性能比未接枝的同种材料提高很多。(2)实验表明：在固定配方工艺条件下，所得出的性能测试曲线是不一样的，但只是有一点差别，总体趋势是一样的。(3)实验总结表

51、明：在只改变马来酸酐用量时，所得出的性能测试曲线也是不一致的，其相关性能是有所改变的。谢辞此次毕业论文的设计由最初的收集资料，到后来的课题的确定、配方的设计及以后的实验数据的获得历时一个多月，得到了张来祥老师的认真指导，和实验室苗象颐老师的大力帮助，还有同组成员孙海棠同学、徐国成同学等的大力协助，没有他（她）们的无私帮助此次论文不可能顺利完成。在此向他（她）们表示最诚挚的谢意及良好的祝愿。由于资料、时间、水平有限等原因，难免有很多的不足和错误遗漏之处，在此敬请读过此文的专家、老师和同学批评指正。参考文献1 . 徐僖，蔡燎原.聚烯烃的改性方法和成型基础理论J2 Oo stenbrinkAJ,Ga

52、ymansRJ.Polymer,1992,33:3 GanzeveldKJ,JanssenLPBM.PolymEngSci,1992,32:467 .4 GrigoU,MertenJ,BinsachR.EP,41,214.1981.5 潘泳康,阮吉敏,周达飞.华东理工大学学报,1997,23:204 .6 HoRM,SuAC,etal.Polymer,1993,34: Ganzeveld7 GanzeveldKJ,JanssenLPBM.PolymEngSci,1992,32:467.8 SunYJ,HuGH,LamblaM.JApplPolymSci,1995,57:10439 Rengar

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56、l Chem,1989,37,777）,65GaylordN G,MishraMK.JPolymSciLettEd1983,21:23)29GaylordNG,MentaR,etal.JAppPolymSci1989,8:359 . 30GaylordNGMehtaR.JPolymScChemEd1988,26:1189 31GaylordNG,MishraMK.JPolymSciLettEd1983,21: 32GaylordNG,MentaR,etal .J ApplPolym Sci1989,38:359 . 33GaylordNG.US,4506056.1985 . 34Gaylord

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58、8050,007,1980.41IdemitsuKosanCoLtd.JP8012,450.1980.42HeinenW ,RosenmollerCH,etal.Macromo lecules,1996,29:1151 . 43GrecoR,MaylioG,MustoPV.JApplPolymSci,1987,33:2513.44ShengJ,LuXL,YaoKD.JMacromolSciChem1990,A27:167.46 刘光晨;李继刚;张跃华;徐明柱;方荣泉.马来酸酐接枝聚乙烯在铝塑复合管上的应用研究.工程塑料应用.2001，12 （3） 47 刘光晨; 李继刚;张跃华;徐明柱;方荣泉.马来酸酐接枝聚乙烯在铝塑复合管上的应用研究.工程塑料应用.2001，12（2）附录毕业设计（论文）评语表