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高密度聚乙烯(HDPE)在低温和复杂工况下韧性不足,需要进一步增韧改性。本文通过研究化学交联、弹性体共混以及二者协同增韧HDPE的脆韧转变行为,分析了分子结构、凝胶含量以及结晶对其脆韧转变行为的影响,定量分析了脆韧转变曲线,探究了脆韧转变的机理。主要工作及结论如下:(1)通过制备不同交联度的交联HDPE探究了交联对HDPE脆韧转变行为的影响。采用凝胶渗透色谱(GPC)、旋转流变仪、差示扫描量热仪(DSC)和X射线衍射(XRD)分析了两种交联HDPE的结构变化;通过非等温交联动力学分析了其交联过程;测试了拉伸、弯曲和缺口冲击性能;通过偏光显微镜和扫描电镜(SEM)分别观察了其结晶形态和冲击断面形貌。结果表明,交联提高了 HDPE的复数黏度,抑制了其结晶,随BIPB含量的增加,复数黏度逐渐增大,晶体尺寸减小,晶体稀疏,结晶度Xc下降;Jeziorny修正的Avrami模型很好地描述了 HDPE前期交联反应,Avrami指数保持在1.06-1.31之间,交联HDPE的晶体近乎呈一维方向生长;莫志深法拟合结果表明,不同交联度的HDPE遵循相同的交联反应路径;交联提高了 HDPE的韧性,使其断裂伸长率随BIPB含量的增加而先升后降,交联HDPE2911在BIPB含量为0.3wt%时断裂伸长率可达700%以上;交联HDPE的冲击强度随着BIPB含量和温度的提高而上升,当BIPB含量为1.5wt%时,交联HDPE2911在-50℃时便能达到80 kJ/m2以上;Boltzmann模型很好地拟合了脆韧转变曲线,随着BIPB含量的增加,脆韧转变温度TBD向低温方向偏移,转变温度区间缩小;由冲击断面的SEM图可知,其断裂机理从银纹-裂纹模式转变为剪切-屈服模式。(2)通过制备不同比例的HDPE/POE共混物探究了 POE对其脆韧转变行为的影响。采用GPC、红外光谱(FTIR)、旋转流变仪和DSC分析了 HDPE/POE的结构;测试了其拉伸、弯曲和缺口冲击性能;观察了其偏光显微镜下的晶体形态和冲击断口 SEM照片。结果表明,POE添加到HDPE中提高了共混物的复数黏度,抑制了 HDPE的结晶,POE含量的增加导致其复数黏度不断上升,晶粒细化,Xc逐渐下降;Han曲线和cole-cole曲线均表明HDPE和POE相容性较好;采用高分子量POE增韧HDPE的效果较好,HDPE:POE1=60:40断裂伸长率高达700%;共混物冲击强度随POE含量和温度的上升而不断提高,HDPE:POE1=60:40在-30℃时缺口冲击强度为84.7 kJ/m2,是HDPE的21倍;Boltzmann模型拟合结果表明,共混物TBD随POE含量的增加而降低,这与界面黏结强度值变化规律一致,转变温度区间缩小;冲击断面的SEM图片显示,共混物脆韧转变中,断裂机理从银纹-裂纹模式转变为剪切-屈服模式,采用低分子量POE还会出现银纹-屈服-塑性形变的失效模式。(3)通过制备不同交联度的交联HDPE/POE探究了交联对HDPE/POE脆韧转变行为的影响。采用旋转流变仪和DSC分析了交联HDPE/POE的性能;测试了其拉伸、弯曲和缺口冲击性能;观察了其在偏光显微镜下的晶体形态和冲击断口 SEM照片。结果表明,交联提高了HDPE/POE的复数黏度,HDPE的结晶在交联和POE的共同抑制下,随BIPB含量的增加,其复数黏度不断上升,晶粒细化,Xc下降;HDPE/POE交联后增韧明显,断裂伸长率升高,HDPE:POE1:BIPB=90:10:0.1断裂伸长率达到900%以上;交联HDPE/POE样品缺口冲击强度随BIPB含量和温度的提高而增高,HDPE:POE1:BIPB=90:10:0.3在-20℃时缺口冲击强度达到77.7 kJ/m2,另外两种交联HDPE/POE在该温度下缺口冲击强度也能达25 kJ/m2左右;Boltzmann函数模型拟合结果表明,其TBD随着BIPB含量的增加向低温方向偏移,交联HDPE/POE1的转变温度区间逐渐缩小,而另外两种交联样品转变温度区间先增后减。从冲击断面的SEM图片可知,脆韧转变断裂机理和前两个配方一致。