順丁橡膠/聚乙烯共混物的結(jié)晶、形態(tài)結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能研究利用現(xiàn)有的聚合物進(jìn)行共混,是簡(jiǎn)單和低成本發(fā)展新材料的有效方式,通過(guò)選擇合適的聚合物品種共混來(lái)獲得需要的材料也是目前材料研發(fā)的大方向之一。當(dāng)然材料的性能還取決于其不同層次的結(jié)構(gòu),包括組分的本征結(jié)構(gòu)、體系的相結(jié)構(gòu)和取向結(jié)構(gòu)等。當(dāng)共混物中存在可結(jié)晶組份時(shí),結(jié)晶組分的本征結(jié)構(gòu)成為影響材料性能的一個(gè)非常重要因素。本論文基于橡膠在彈性、減震性上具有的優(yōu)勢(shì)和塑料在模量、強(qiáng)度以及剛性上的優(yōu)勢(shì),圍繞順丁橡膠(BR)/聚乙烯(PE)熔融共混體系展開(kāi)研究工作,重點(diǎn)考察了共混體系的相容性、相結(jié)構(gòu)、共混對(duì)聚乙烯及順丁橡膠結(jié)晶行為的影響、以及共混對(duì)順丁橡膠的增強(qiáng)作用,通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)了硫化順丁橡膠拉伸強(qiáng)度、模量、撕裂強(qiáng)度及韌性的同步顯著提高。具體研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下：1.BR/PE共混體系的相容性與相結(jié)構(gòu)相容性是決定共混物相態(tài)結(jié)構(gòu)和相界面相互作用的重要因素,通過(guò)共混轉(zhuǎn)矩及BR、PE玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的測(cè)試表明,BR/PE共混體系屬于不相容體系,共混后產(chǎn)生微相分離結(jié)構(gòu),相結(jié)構(gòu)依賴(lài)于聚乙烯含量、制樣條件等因素。PE含量很少時(shí),PE以圓形微區(qū)孤立分散于BR連續(xù)相中,隨PE含量增加,相區(qū)發(fā)生融合變大現(xiàn)象,孤立的PE相區(qū)之間存在PE連接條帶,形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。2.BR/PE共混物的結(jié)晶行為對(duì)PE結(jié)晶行為的研究發(fā)現(xiàn),BR對(duì)PE的結(jié)晶沒(méi)有影響,PE的結(jié)晶主要受其相區(qū)尺寸的影響,在PE含量較低時(shí)(如10wt%),其微區(qū)尺寸非常小,導(dǎo)致PE受限結(jié)晶,結(jié)晶發(fā)生在較低溫度。隨PE含量的增加,大、小尺寸的PE相區(qū)共存,造成分步結(jié)晶,其中大相區(qū)中的PE在高溫區(qū)結(jié)晶,而受限區(qū)中的PE在低溫結(jié)晶。當(dāng)PE含量超過(guò)70wt%后,PE的結(jié)晶與其本體結(jié)晶基本一致。對(duì)BR結(jié)晶的研究發(fā)現(xiàn),PE晶體不僅對(duì)BR沒(méi)有誘導(dǎo)結(jié)晶作用,而且阻礙了BR的結(jié)晶,主要體現(xiàn)在結(jié)晶速率與結(jié)晶度隨PE含量的增加而降低,原因是PE微區(qū)阻礙了BR長(zhǎng)鏈的運(yùn)動(dòng),減慢了BR鏈段向結(jié)晶前沿的擴(kuò)散,使結(jié)晶速率下降。另外,隨PE微區(qū)的增加,越來(lái)越多的BR鏈段由于PE的限制無(wú)法排入晶格,從而使其結(jié)晶度下降。3.BR/PE共混物中PE的結(jié)晶與形態(tài)結(jié)構(gòu)X-ray衍射對(duì)共混物中PE的結(jié)晶結(jié)構(gòu)表征顯示,不同溫度結(jié)晶的PE均形成PE的正交晶體,晶型不發(fā)生變化。SEM和AFM共混物中PE的相結(jié)構(gòu)與形態(tài)結(jié)構(gòu)研究表明,PE的相區(qū)尺寸隨其含量的增加而增加,相區(qū)間連接的PE條帶則隨其含量增加而加寬。在PE相區(qū)中,PE通常形成無(wú)規(guī)排列的片晶或片晶聚集體,連接條帶則由PE微纖及其誘導(dǎo)產(chǎn)生的折疊鏈片晶組成,形成一種類(lèi)似于串晶的結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證明,PE的相結(jié)構(gòu)與形態(tài)結(jié)構(gòu)與制樣條件(如樣品壓制溫度、熱處理溫度等)密切相關(guān),低溫保壓冷卻的樣品中主要是取向的PE條帶結(jié)構(gòu),由取向排列的折疊鏈片晶或片晶聚集體構(gòu)成。4.硫化的BR/PE共混物的力學(xué)性能共混材料的性能和其微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān),力學(xué)測(cè)試顯示PE對(duì)順丁橡膠具有優(yōu)良的增強(qiáng)、增韌效果,使其拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、100%伸長(zhǎng)模量和斷裂伸長(zhǎng)率同步隨PE含量的增加而提高,當(dāng)PE含量為40wt%時(shí),拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、100%伸長(zhǎng)模量和斷裂伸長(zhǎng)率分別是純BR硫化橡膠的14.6倍、8.7倍、6.9倍和4倍,且其應(yīng)力應(yīng)變曲線出現(xiàn)明顯的應(yīng)變硬化現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)拉伸樣品的結(jié)構(gòu)分析表明PE含量低時(shí),PE微區(qū)及連接微區(qū)的