HDPESEBS纳米二氧化硅共混改性研究
HDPESEBS纳米二氧化硅共混改性研究[20200412225710]
摘 要
将高密度聚乙烯(基体材料)、SEBS(增韧剂)、纳米二氧化硅(增强剂)加入到高速混合机中捏合，得到的混合材料进行注塑、造粒获得试样，进行性能测试。研究结果表明，随着SEBS含量的增加，共混物的熔融指数、冲击强度、弯曲强度逐渐增加，而模量、拉伸强度、硬度逐渐下降；随着nano-SiO2含量的增加，拉伸强度、模量、硬度逐渐下降，而熔融指数、冲击强度、弯曲强度逐渐增加。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:高密度聚乙烯SEBS纳米二氧化硅共混改性
目 录
1.前言 1
1.1 聚合物共混改性 1
1.2 高密度聚乙烯（HDPE）的概述 2
1.2.1 高密度聚乙烯基本特性 2
1.2.2 加工工艺 3
1.2.3 回收利用 3
1.3苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯(SEBS)的概述 4
1.3.1 热塑性弹性体SEBS性能 4
1.3.2 SEBS的性能用途 5
1.3.3 加工方法 6
1.4 纳米二氧化硅（nano-SiO2）的概述 6
1.4.1 纳米二氧化硅性质 6
1.4.2 纳米二氧化硅应用范围 7
1.4.3 纳米二氧化硅的用途 7
1.4.4 制备方法 8
1.5 开题思路 8
2.实验部分 10
2.1 原料 10
2.2 仪器与设备 10
2.3试样制备 10
2.3.1 原料混合物制备 10
2.3.2 注塑实验 11
2.3.3 拉丝造粒实验 11
2.3.4 熔融指数测定实验 11
2.3.5 拉伸强度测试实验 12
2.3.6 弯曲强度性能测试实验 12
2.3.7 硬度测试实验 13
2.3.8 冲击强度测定实验 13
2.3.9 热失重（TGA）测定实验 13
2.4 性能测试 14
2.5 工艺流程图 14
3. 结果与讨论 15
3.1 熔体流动指数（MFI）数据及分析 15
3.2冲击强度数据及分析 16
3.3拉伸强度实验数据及数据分析 18
3.4拉伸模量实验数据及数据分析 19
3.5弯曲强度实验数据及数据分析 21
3.6弯曲模量实验数据及数据分析 22
3.7硬度实验数据及数据分析 23
3.8 热失重（TGA）分析 25
4.结论 31
参考文献 32
致谢 33
附录 34
1.前言
1.1 聚合物共混改性
随着社会的迅速发展，现代科学技术对高分子材料的应用也越来越广泛，所以综合性能高的高分子材料越来越成为大家所需要的。比如说，对于某些塑料我们希望它可以既耐高温又可以很容易可以加工成型，我们希望它同时具备优异的韧性和强度，另外在它具备很好的力学性能的同时又希望它还有一些其他的特殊性能。这么多的要求对于一般的传统的塑料根本不可能会同时满足所有的要求，而且研发出其他的高新材料不仅是很困难的事情，它也有可能花费很长的时间，花费很多的资金，但不能保证可以成功。渐渐地，人们把目光放在了聚合物共混改性上，和单一的某种材料相比较，经共混改性后的材料具备它们之前没有具备的一些新的性能，而且某些原先所具备的性能在共混改性后也会有加强的效果，而且聚合物共混改性不像研发高新材料那样，它工艺简单，而且不是特别的耗时，最主要的是它不花费的资金以及成功率较高。所以聚合物的共混改性为高分子材料的研发和运用开辟了一条更加广阔的道路。
聚合物共混是指将两种或者两种以上不同的共混物按照一定的比例混合在一起得到他们的共混物[1] ，而这种共混物会在性能上比之间单个的聚合物有某些方面的优异性。而聚合物共混改性是指以聚合物共混物为基础材料，然后在里面加入改性单体让他们相互反应或者是直接进行共混来制备出改性的复合机体材料。
聚合物共混有两种类型，一种是塑料是主要成分另一种是橡胶是主要成分，但是不管是哪种类型的共混[2] ，都应该考虑共混时相容性、性能的改善和新性能的引入以及价格因素。聚合物之间的相容性是聚合物共混后具有优异性能的前提条件，如果没有好的相容性，不仅不能生产出性能优异的产物，它的加工过程也是很困难的，所以选择相容性较好的聚合物进行共混这是至关重要的。聚合物之间的有了较好的相容性之后，我们还需要考虑不同聚合物共混后他们在性能之间的互补性以及能否产生新的性能，如果两种材料混合后降低了原本的性能，这就违背了课题研究的初中了，所以这也是我们需要考虑的。在市场竞争如此激烈的情况下，价格因素也是需要考虑的至关重要的因素。
聚合物共混改性技术的研究是高分子材料领域中一个具有开阔的前景以及长远的发展的研究方向，它对于高分子材料来说是一项长期的富有挑战性的任务。在最开始研究聚合物共混改性的时候，主要是针对共混物的韧性方面做的研究，而现在随着研究的不断深入，已经涉及聚合物到越来越多的性能了。现在共混改性技术发展越来越好，那么一定会生产出性能更加优异，品种更加齐全的聚合物共混材料。
1.2 高密度聚乙烯（HDPE）的概述
1.2.1 高密度聚乙烯基本特性
“High Density Polyethylene”是高密度聚乙烯的英文名称，所以“HDPE”成为了它的简称。它的熔点大约是130℃，软化点大约是125～135℃，相对密度是0.941~0.960，结晶度是80%～90%，使用温度可达100℃[3] 。非极性、结晶度高是高密度聚乙烯的特性。另外它还是是一种无毒、无臭、无味的白色颗粒。高密度聚乙烯的稳定性较好，如果是正长温度下，不溶于所有的有机溶剂，耐碱和酸，各种盐类的腐蚀对其作用也不大。其具有良好的耐寒性和耐热性，另外他的机械强度、耐环境应力开裂性亦较好。与此同时还具有较高的韧性和刚性，熔化温度220~260℃，而高分子量的物质的熔化温度可以设置为200~250℃。
高密度聚乙烯富有良好的蠕变能力，它的拉伸强度和硬度也较优异；但是其性能会因为热氧化作用而下降，而要想改变这方面的不足只有加入紫外线吸收剂或者是抗氧化剂。当有外界作用力的时候，我们会发现HDPE薄膜受热发生变形的那个温度有些低，所以我们要多加注意。另外，高密度聚乙烯本身也具有一些缺陷，如易变形，易发脆，易刮伤，易老化，易应力开裂，透气差，表面硬度低，脆性低于PP，机械性能差等[4] 。高密度聚乙烯印刷也比较困难而且表面是无光泽的，所以在印刷的时候不可以电镀，而是应该做表面放电处理。
图I HDPE分子
图II HDPE颗粒图片
1.2.2 加工工艺
有很做制备聚乙烯的方法，乙烯是加工中主要用的原材料，采用气相或者淤浆的聚合方法经过闪蒸、分离、干燥、造粒等工序与其他的共聚体在催化剂的影响下生产，可以生产的颗粒大小几乎差不多的产品。高密度聚乙烯在很多加工工艺中都可以表现出很卓越的加工性能。关于高密度聚乙烯的加工工艺我将从注塑和薄膜技术这两种工艺做主要阐述。
（1）注塑工艺
高密度聚乙烯有很多的的应用，将近消费国内生产的五分之一的高密度聚乙烯，而且应用范围是比较广泛的。HDPE的注塑品级[3]为5～10个的一般熔体指数，所以有很好的韧性和可加工性。所以可以应用在食品包装和日用品等各个不同的领域中；像垃圾罐和小一点的发动机的燃料箱这种高抗环境应力开裂也可以适用。大多数的高密度聚乙烯可以使用注塑工艺的温度分布较大为142℃到300℃，主要是因为它的熔点和分解温度分别是那些。以及在平时注塑时，通常使用温度为180℃--230℃；因为烯烃类塑料对水的吸收率较低，所以在生产时，可以不进行烘干处理，但为了进一步提升产品的质量，所以可以选用60℃的温度进行烘干处理1hr，把浮水排出；在制作高密度聚乙烯薄壁制品时经常会出现少胶的现象，这主要是因为 熔体的最远流经距离与制品壁厚之间的比例较小熔料而它的粘度却很大的原因，所以要想解决这一问题就要加大它的流经途道以及浇口；高密度聚乙烯制品容易带静电，而且表面容易吸附尘埃。它的溢边值是0.05mm，收缩率是16‰[5]。
摘 要
将高密度聚乙烯(基体材料)、SEBS(增韧剂)、纳米二氧化硅(增强剂)加入到高速混合机中捏合，得到的混合材料进行注塑、造粒获得试样，进行性能测试。研究结果表明，随着SEBS含量的增加，共混物的熔融指数、冲击强度、弯曲强度逐渐增加，而模量、拉伸强度、硬度逐渐下降；随着nano-SiO2含量的增加，拉伸强度、模量、硬度逐渐下降，而熔融指数、冲击强度、弯曲强度逐渐增加。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:高密度聚乙烯SEBS纳米二氧化硅共混改性
目 录
1.前言 1
1.1 聚合物共混改性 1
1.2 高密度聚乙烯（HDPE）的概述 2
1.2.1 高密度聚乙烯基本特性 2
1.2.2 加工工艺 3
1.2.3 回收利用 3
1.3苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯(SEBS)的概述 4
1.3.1 热塑性弹性体SEBS性能 4
1.3.2 SEBS的性能用途 5
1.3.3 加工方法 6
1.4 纳米二氧化硅（nano-SiO2）的概述 6
1.4.1 纳米二氧化硅性质 6
1.4.2 纳米二氧化硅应用范围 7
1.4.3 纳米二氧化硅的用途 7
1.4.4 制备方法 8
1.5 开题思路 8
2.实验部分 10
2.1 原料 10
2.2 仪器与设备 10
2.3试样制备 10
2.3.1 原料混合物制备 10
2.3.2 注塑实验 11
2.3.3 拉丝造粒实验 11
2.3.4 熔融指数测定实验 11
2.3.5 拉伸强度测试实验 12
2.3.6 弯曲强度性能测试实验 12
2.3.7 硬度测试实验 13
2.3.8 冲击强度测定实验 13
2.3.9 热失重（TGA）测定实验 13
2.4 性能测试 14
2.5 工艺流程图 14
3. 结果与讨论 15
3.1 熔体流动指数（MFI）数据及分析 15
3.2冲击强度数据及分析 16
3.3拉伸强度实验数据及数据分析 18
3.4拉伸模量实验数据及数据分析 19
3.5弯曲强度实验数据及数据分析 21
3.6弯曲模量实验数据及数据分析 22
3.7硬度实验数据及数据分析 23
3.8 热失重（TGA）分析 25
4.结论 31
参考文献 32
致谢 33
附录 34
1.前言
1.1 聚合物共混改性
随着社会的迅速发展，现代科学技术对高分子材料的应用也越来越广泛，所以综合性能高的高分子材料越来越成为大家所需要的。比如说，对于某些塑料我们希望它可以既耐高温又可以很容易可以加工成型，我们希望它同时具备优异的韧性和强度，另外在它具备很好的力学性能的同时又希望它还有一些其他的特殊性能。这么多的要求对于一般的传统的塑料根本不可能会同时满足所有的要求，而且研发出其他的高新材料不仅是很困难的事情，它也有可能花费很长的时间，花费很多的资金，但不能保证可以成功。渐渐地，人们把目光放在了聚合物共混改性上，和单一的某种材料相比较，经共混改性后的材料具备它们之前没有具备的一些新的性能，而且某些原先所具备的性能在共混改性后也会有加强的效果，而且聚合物共混改性不像研发高新材料那样，它工艺简单，而且不是特别的耗时，最主要的是它不花费的资金以及成功率较高。所以聚合物的共混改性为高分子材料的研发和运用开辟了一条更加广阔的道路。
聚合物共混是指将两种或者两种以上不同的共混物按照一定的比例混合在一起得到他们的共混物[1] ，而这种共混物会在性能上比之间单个的聚合物有某些方面的优异性。而聚合物共混改性是指以聚合物共混物为基础材料，然后在里面加入改性单体让他们相互反应或者是直接进行共混来制备出改性的复合机体材料。
聚合物共混有两种类型，一种是塑料是主要成分另一种是橡胶是主要成分，但是不管是哪种类型的共混[2] ，都应该考虑共混时相容性、性能的改善和新性能的引入以及价格因素。聚合物之间的相容性是聚合物共混后具有优异性能的前提条件，如果没有好的相容性，不仅不能生产出性能优异的产物，它的加工过程也是很困难的，所以选择相容性较好的聚合物进行共混这是至关重要的。聚合物之间的有了较好的相容性之后，我们还需要考虑不同聚合物共混后他们在性能之间的互补性以及能否产生新的性能，如果两种材料混合后降低了原本的性能，这就违背了课题研究的初中了，所以这也是我们需要考虑的。在市场竞争如此激烈的情况下，价格因素也是需要考虑的至关重要的因素。
聚合物共混改性技术的研究是高分子材料领域中一个具有开阔的前景以及长远的发展的研究方向，它对于高分子材料来说是一项长期的富有挑战性的任务。在最开始研究聚合物共混改性的时候，主要是针对共混物的韧性方面做的研究，而现在随着研究的不断深入，已经涉及聚合物到越来越多的性能了。现在共混改性技术发展越来越好，那么一定会生产出性能更加优异，品种更加齐全的聚合物共混材料。
1.2 高密度聚乙烯（HDPE）的概述
1.2.1 高密度聚乙烯基本特性
“High Density Polyethylene”是高密度聚乙烯的英文名称，所以“HDPE”成为了它的简称。它的熔点大约是130℃，软化点大约是125～135℃，相对密度是0.941~0.960，结晶度是80%～90%，使用温度可达100℃[3] 。非极性、结晶度高是高密度聚乙烯的特性。另外它还是是一种无毒、无臭、无味的白色颗粒。高密度聚乙烯的稳定性较好，如果是正长温度下，不溶于所有的有机溶剂，耐碱和酸，各种盐类的腐蚀对其作用也不大。其具有良好的耐寒性和耐热性，另外他的机械强度、耐环境应力开裂性亦较好。与此同时还具有较高的韧性和刚性，熔化温度220~260℃，而高分子量的物质的熔化温度可以设置为200~250℃。
高密度聚乙烯富有良好的蠕变能力，它的拉伸强度和硬度也较优异；但是其性能会因为热氧化作用而下降，而要想改变这方面的不足只有加入紫外线吸收剂或者是抗氧化剂。当有外界作用力的时候，我们会发现HDPE薄膜受热发生变形的那个温度有些低，所以我们要多加注意。另外，高密度聚乙烯本身也具有一些缺陷，如易变形，易发脆，易刮伤，易老化，易应力开裂，透气差，表面硬度低，脆性低于PP，机械性能差等[4] 。高密度聚乙烯印刷也比较困难而且表面是无光泽的，所以在印刷的时候不可以电镀，而是应该做表面放电处理。
图I HDPE分子
图II HDPE颗粒图片
1.2.2 加工工艺
有很做制备聚乙烯的方法，乙烯是加工中主要用的原材料，采用气相或者淤浆的聚合方法经过闪蒸、分离、干燥、造粒等工序与其他的共聚体在催化剂的影响下生产，可以生产的颗粒大小几乎差不多的产品。高密度聚乙烯在很多加工工艺中都可以表现出很卓越的加工性能。关于高密度聚乙烯的加工工艺我将从注塑和薄膜技术这两种工艺做主要阐述。
（1）注塑工艺
高密度聚乙烯有很多的的应用，将近消费国内生产的五分之一的高密度聚乙烯，而且应用范围是比较广泛的。HDPE的注塑品级[3]为5～10个的一般熔体指数，所以有很好的韧性和可加工性。所以可以应用在食品包装和日用品等各个不同的领域中；像垃圾罐和小一点的发动机的燃料箱这种高抗环境应力开裂也可以适用。大多数的高密度聚乙烯可以使用注塑工艺的温度分布较大为142℃到300℃，主要是因为它的熔点和分解温度分别是那些。以及在平时注塑时，通常使用温度为180℃--230℃；因为烯烃类塑料对水的吸收率较低，所以在生产时，可以不进行烘干处理，但为了进一步提升产品的质量，所以可以选用60℃的温度进行烘干处理1hr，把浮水排出；在制作高密度聚乙烯薄壁制品时经常会出现少胶的现象，这主要是因为 熔体的最远流经距离与制品壁厚之间的比例较小熔料而它的粘度却很大的原因，所以要想解决这一问题就要加大它的流经途道以及浇口；高密度聚乙烯制品容易带静电，而且表面容易吸附尘埃。它的溢边值是0.05mm，收缩率是16‰[5]。
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