籠型倍半硅氧烷交聯(lián)低密度聚乙烯的熔融制備、結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、低密度聚乙烯(LDPE)作為一類最常用的通用合成樹脂，具有優(yōu)異的綜合性能，使其在包裝、管道及電線電纜絕緣材料等領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用。通過交聯(lián)改性手段可以賦予LDPE交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，改善其力學(xué)性能，提高耐熱溫度，以滿足使用要求。
　　本課題采用一種新方法交聯(lián)LDPE，即以多官能團八乙烯基籠型倍半硅氧烷(OVPOSS)作為交聯(lián)劑，在過氧化物(DCP)引發(fā)下，使得LDPE交聯(lián)。由于OVPOSS是一種擁有Si-O-Si無機骨架，并帶有有機基團

2、的有機無機雜化材料，八個乙烯基使OVPOSS具有很高的交聯(lián)效率，故有望在微量DCP引發(fā)下，僅需要少量的OVPOSS交聯(lián)劑便可使LDPE交聯(lián)，從而減少由過氧化物用量及其分解給交聯(lián)體系帶來的微孔、缺陷及副產(chǎn)物等。
　　用雙螺桿擠出機熔融制備DCP母粒和OVPOSS母粒，然后將兩種母粒按一定比例與LDPE進行擠出共混，制備得到可交聯(lián)的LDPE/OVPOSS/DCP復(fù)合體系。采用掃描電子顯微鏡觀察體系交聯(lián)前后OVPOSS在基體中的分散狀態(tài)

3、及其形態(tài)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，體系未交聯(lián)時，OVPOSS聚集體在基體中以立方晶粒的形態(tài)均勻分布，晶粒尺寸大約在幾百納米到幾微米之間;然而，交聯(lián)反應(yīng)發(fā)生后，OVPOSS破碎成幾十納米的顆粒，均勻的分散在基體中。采用紅外和示差掃描量熱分析考察了體系交聯(lián)過程，發(fā)現(xiàn)OVPOSS的八個乙烯基相比于LDPE分子鏈更容易被DCP引發(fā)，因而DCP先引發(fā)OVPOSS，使其接枝到聚合物分子鏈上，進而形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。未交聯(lián)樣片在175℃下的流變學(xué)測試結(jié)果表明，整個交

4、聯(lián)過程大約在10分鐘以內(nèi)完成，且交聯(lián)速度與DCP含量相關(guān)，而交聯(lián)程度與OVPOSS含量相關(guān)。
　　采用動態(tài)流變學(xué)的方法考察各體系的凝膠網(wǎng)絡(luò)的形成及特征。在0.2 phr DCP的引發(fā)下，僅僅0.2 wt％的OVPOSS就可以使LDPE體系形成臨界凝膠網(wǎng)絡(luò);而OVPOSS不存在，僅用DCP交聯(lián)LDPE時，則需要至少0.8 phr DCP才可形成臨界凝膠網(wǎng)絡(luò)。在0.2 phr DCP的引發(fā)下，0.5 wt％ OVPOSS的交聯(lián)效果與使

5、用2phr DCP的交聯(lián)效果相近。因此，OVPOSS的加入可降低體系交聯(lián)助劑的用量，同時大大減少DCP的用量，有助于交聯(lián)后維持LDPE的優(yōu)良電絕緣性，從而可探討其在電線電纜絕緣料領(lǐng)域的潛在應(yīng)用。
　　采用示差掃描量熱分析考察了交聯(lián)聚乙烯(XLPE)的結(jié)晶和熔融性能，同時對于XLPE的力學(xué)性能進行了考察。發(fā)現(xiàn)交聯(lián)使無定形區(qū)的強度增加，且對結(jié)晶度影響不大，因此斷裂強度有所增加;而過度交聯(lián)時，結(jié)晶度有較為明顯的下降，因而斷裂強度有所降低