线性低密度聚乙烯/乙烯醋酸乙烯共聚物共混体系的
相容性及性能
杨毓华* 白春霞 花 荣 于 李三喜
(中国科学院长春应用化学研究所 长春130022)
(沈阳化工学院高分子科学与工程系 沈阳)关键词 线性低密度聚乙烯,乙烯醋酸乙烯共聚物,共混,相容性,D SC ,WA XD ,力学性能
乙烯和醋酸乙烯共聚物(EVA )分子中由于引入了极性的醋酸乙烯单体单元,降低了共聚物的结晶能力并使其极性有所增加.反映在共聚物的物理力学性能上,柔软性、透明性、抗应力开裂、抗挠曲开裂、低温柔软性和抗冲击强度等有所改善,常用于与各种乙烯均聚物的共混改性中[1,2].最近,我们对各种乙烯均聚物及其共聚物的共混相容性及其力学性能进行了系统研究[3～5].本文报道线性低密度聚乙烯(LLDPE )与EVA 共混体系的相容性、结晶性能和力学性能研究结果.
LLDPE:大庆乙烯工程指挥部塑料厂生产,牌号DXND-1222,d =0.92g /cm 3,EVA-3010:上海化工研究院生产,含30%醋酸乙烯.共混试样用Brabender PLE -330捏合机在150℃下熔融共混制备,转速50r /min,共混时间20min,DSC 、WA XD 、动态力学性能(DM A)及力学性能测试用样品均在油压机上150℃预热10min,在50M Pa 下保压2m in,压制5m in 成片,自然冷却至成型取样.
热分析用Perkin -Elmer DSC -2C 热分析仪,试样用量5mg ,升温降温速率10℃/min .X 射线衍射试样制备是将共混物置于20×20×15mm 的样品槽中,在150℃,9.8M Pa 下预热15m in,压10min 后,自然冷却至室温.WAXD 测试用理学D/max -ⅡB 型X 射线衍射仪,Cu K 辐射源,管压40kV ,管流30m A ,石墨晶体单色器,连续扫描记谱.
图1 LL DP E /EV A 共混体系的升温D SC 曲线
DM A 测试用M ETRVIB-粘弹谱仪,升温速度为3℃/min,力学性能测试采用INST RON-1211型材料试验机,拉速为100mm /min .
结果与讨论
EVA 共聚物的DSC 曲线上呈现为一以68.7℃为中心的宽的弥散峰.不同组成的LLDPE /EVA 共混体系的DSC 测试结果示于
图1,在共混物的DSC 曲线上,组成为90/10、
50/50、25/75的共混物的DSC 曲线均呈双峰,
温度在123℃附近的高温峰(Ⅰ)的峰温基本不
随共混物的组成而变化,表明在LLDPE 和
EVA 之间在晶区不存在共晶相容性.但在共
混物中,在靠近123℃左侧出现一肩峰(Ⅱ),表
明在LLDPE 和EVA 之间在晶区可能存在一
定的相互作用.
从共混物的熔融曲线进行处理所得到的熔
第14卷第1期
应用化学V ol.14N o.11997年2月 CHI NESE JOU RN AL O F A P PL IED CHEM IST RY Feb.1997
融峰温(t m ),半峰宽(D t m )及由其熔融热焓按式W c,h = H m / H o m (式中 H m 和 H 0m 分别为部
分结晶聚乙烯和完全结晶聚乙烯的熔融热焓, H 0m 取286.2J /g )计算所得的共混体系的结晶度数据列于表1,从表1中可见,在123℃附近的高温峰的峰温基本不随共混物的组成而变化,其它各参数随共混物组成变化均出现有规律的变化,靠近123℃左侧的肩峰的峰温与共混组成息息相关,表明在LLDPE 和EV A 之间的相互作用可能来源于二者之间支链分布密度相近的聚合物链之间通过共晶而形成了第3相.
表1 LLDPE /EVA 共混物的DSC 和WAXD 数据
DSC
W AXD LLDPE /EVA
t m /℃D t m /℃W c,h /%晶胞参数 c /%
Ⅰ
ⅡⅠⅡa (200)b (020)100/0
123.37.735.57.46 4.9430.090/10
123.1109.5 6.518.632.37.55 4.9826.350/50
123.4122.6 6.510.214.67.49 4.9714.325/75
122.6118.3 4.911.67.47.46 4.987.70/10068.717.0 4.2 LLDPE /EVA 共混体系的WAXD 测试结果也列于表1,WAXD 测得的晶胞参数值a ,b 与共混物组成无关,基本不随共混配比而变化.由WAXD 衍射曲线计算得到的结晶度 c 与由DSC 求得的数据一致,均观察到共混物结晶度略低于二者的线性加和值
.
图2 不同组成的L L DPE/EVA 共混物的
动态力学转变曲线图2是不同组成共混物的储能模量E 和损耗
模量E "与温度的关系曲线,可见由高温到低温依次
出现 、 、 3个转变峰,EVA 的T g 值为-134℃,
从图中可以明显看到,在高温区共混物的储能模量
和损耗模量曲线均介于LLDPE 和EVA 之间,而在
低温区则趋于相互接近.一般认为,在聚乙烯动态
力学转变中, 和 峰与结晶相有关,而 峰则与非
晶相的分子运动有关.图2的结果表明在共混物
中, 峰温比纯LLDPE 略有降低.而 峰温以共混
组成50/50时最高,在EVA 含量大于50%时,共混
体系的 峰随LLDPE 组分含量的增加向高温移
动,共混体系中EVA 含量小于50%时,T 峰随
LLDPE 组分含量的增加向低温移动,上述结果表明LLDPE/EVA 共混体系在非晶区完全互容.
共混物的弹性模量E 、抗张强度 b 、断裂伸长率 b 、屈服强度 y 、屈服伸长 y 与共混组成的关系表明,在LLDPE 中加入少量EVA(如10%)时共混物的 b 、 b 、 y 等变化不大,但E 、 y 则高于其线性加和值,或比LLDPE 略有提高,表明在LLDPE 中加入少量EVA 可以提高其力学性能.在所有共混组成下,共混物的弹性模量和屈服强度随组成的变化均接近于直线或略高于其理论加和值,并随共混物中LLDPE 的含量增加而增大.屈服伸长则出现极大值,是因为LLDPE 含量增加提高了共混物结晶度,材料塑性增加.共混物的其它力学性能随组成的变化则出现最小值.
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第1期杨毓华等:线性低密度聚乙烯/乙烯醋酸乙烯共聚物共混体系的相容性及性能
106应用化学 第14卷
参 考 文 献
1 Bung ar dy J,Beehm J.P lash K autsich,1986;33(7):261
2 L eg ma O,T am po so n S M T.Rev Plast M od,1985;49(34):576
3 于,杨连军,李三喜等.应用化学,1993;10(2):32
4 于,杨连军,李三喜等.高分子材料科学与工程,1993;10(6):89
5 于,杨连军,李三喜等.应用化学,1995;12(2):88
Compatibility and Properties of Linear Low Density
Polyethylene/Ethylene-Vinyl Acetate Copolymer Blends
Yang Yuhua*,Bai Chunx ia,Hua Ron,Yu M in
(Chang chun Institute o f Ap p lied Chemistry,Chinese Academy of Sciences,Changchun130022)
Li Sanx i
(S heny ang I nstitute of Chemical T echnology,S heny ang)
Abstract T he compatibility and m echanical proper ties of linear lo w density polyethy lene/ ethylene-v inyl acetate copoly mer blends are investigated by differential scanning calo rimetr y, w ide ang le X-ray diffraction,dy nam ic mechanical analysis(DM A)and static m echanical pr operty measurements.Even DM A experiments show that the amo rphous phase is miscible and no cocr ystallization miscibility is found in the blend system.Nevertheless,so me interac-tio ns may exist betw een these tw o com ponents depending on the blend com po sitio ns. Keywords linear low density polyethylene,ethylene-vinyl acetate copo lymer,blend,compati-bility,DSC,WAXD,pr operty。