結晶度對聚烯烴全切痕拉伸斷裂過程的影響.pdf

1、結晶聚合物的脆性斷裂銀紋化現象較為復雜，結晶度是聚合物斷裂過程中銀紋微纖的形成、生長和斷裂的重要影響因素之一。本文旨在研究熱處理對聚烯烴的結晶度及力學性能的影響，對三種具有不同結晶度的聚烯烴材料進行了全切痕勻速拉伸斷裂過程的研究，并對聚烯烴的斷裂過程的銀紋區(qū)性能進行了探討。
　　本文首先通過力學性能和DSC測試研究了熱處理溫度和熱處理時間對三種聚烯烴（PP，HDPE2480和HDPE100S）的結晶度，拉伸性能和沖擊性能的影響。結

2、果表明：熱處理時間為10-25 min，PP的結晶度在70℃，100℃和130℃時可分別相對提高8.6％，21.2%和23.7%；熱處理時間為30-90 min，HDPE2480的結晶度在70℃和100℃可分別相對提高8.3%和14.3%；熱處理時間60 min熱處理溫度50-100℃，HDPE100S的結晶度可相對提高19.2%。
　　再分別對三種采用適當的熱處理得到的不同結晶度聚烯烴材料PP，HDPE2480和HDPE100S

3、進行了全切痕勻速拉伸斷裂過程的研究（拉伸速率分別為0.1、0.5、1、5、20和50 mm/min）；同時還研究了不同溫度（9℃和23℃）對PP，HDPE2480和HDPE100S全切痕勻速拉伸斷裂過程的影響。在分析PP，HDPE2480和HDPE100S全切痕拉伸屈服應力、屈服位移，斷裂位移的關系的基礎上，結合SEM對全切痕勻速拉伸斷面形貌和銀紋形貌觀察分析，結果表明：三種聚烯烴的全切痕拉伸屈服應力均隨著其結晶度的增大和溫度的降低逐漸

4、減小，但由于三種聚烯烴材料的全切痕拉伸屈服應力，屈服位移，斷裂位移均表現出不同的特性，因此結晶度對三種聚烯烴材料全切痕拉伸斷裂過程的影響有各自的特點。
　　23℃時，結晶度低的PP0高應力時的全切痕拉伸屈服位移和斷裂位移基本保持穩(wěn)定，表現出具有常臨界位移控制的銀紋斷裂，而結晶度較高的PP15和PP25在斷裂過程中幾乎無銀紋微纖產生；9℃時不同結晶度的PP均有較為穩(wěn)定的屈服位移和斷裂位移。PP拉伸斷面的SEM觀察顯示了結晶度較大的P

5、P表現出更為明顯的因交叉片晶引起的橫系結構或網狀結構。PP的銀紋微纖形貌觀察揭示了較高結晶度的PP因晶間纏結分子鏈減少導致銀紋微纖更細弱且微纖間空洞體積更大。因此，PP0無論是23℃還是9℃均表現出具有常臨界位移控制的銀紋斷裂，PP15和PP25僅在9℃時表現出具有常臨界位移控制的銀紋斷裂，并且其銀紋穩(wěn)定性隨結晶度提高而降低。PP的屈服應力與屈服時間的曲線揭示了結晶度較大溫度較低的PP斷裂阻抗較好。
　　23℃和9℃時，不同結晶度

6、的HDPE2480和HDPE100S高應力時的全切痕拉伸的屈服位移和斷裂位移均保持穩(wěn)定，并且表明銀紋穩(wěn)定性的常臨界位移隨著結晶度的增大和溫度的降低而減小。拉伸斷面的SEM觀察揭示了：HDPE2480的斷面隨結晶度的提高，分子鏈纏結程度減弱，斷面微纖形貌更為細密，更為平整；HDPE100S隨結晶度增大，更多晶體作為物理交聯點作用，分子鏈滑移與解纏極為困難，致使其微纖形貌更為粗短；因此，兩種HDPE隨著結晶度的增大更傾向于形成更為細小的銀紋