原位微纤增强低熔体强度聚合物的相形态调控及拉伸流变特性研究

The improvement of extensional rheology of low melt strength polymer (LMSP) is one of focus macromolecules material research area. The LMSP (iPP, PLA) was used as matrix, easy fiber-forming polymer （PET、PA6、PBT） was used as dispersed phase in this project. the morphology and size of microfiber of in-situ microfiber reinforced low melt strength polymer (IMRLMSP) are regulated by Polymer microlayered coextursion, IMRLMSP showed small and homogeneous size microfiber, high melt strength, marked strain-hardening and good foaming properties. Effect of two-phase viscosity ratio, contents of dispersed phase, interface compatibility, shear time, numbers of shear element, extrusion temperature, drawing speed on microfiber morphology are studied. Effect of morphology of dispersed phase on extension rheology are studied. The relation model between morphology of microfibers and extension rheology of in-situ microfiber linear polymer composites are established. The relation model between extension rheology and foaming properties of IMRLMSP are researched, the mechanism of foaming of in-situ microfiber reinforced composites are studied. A new method and theoretical guidance to prepare high melt strength linear polymer composites are provided in this project, the foundation of product good performance of foaming and mechanical polymer foam will be builted.

改善低熔体强度聚合物的拉伸流变性能是高分子材料研究领域的热点之一。本项目拟以低熔体强度聚合物（iPP、PLA)为基体， 易成纤聚合物（PET、PA6、PBT）为分散相，通过聚合物微纳层叠共挤装置调控原位微纤增强低熔体强度聚合物的微纤形态和尺寸，获得具有高熔体强度、应变硬化现象明显、发泡性能优良的原位微纤增强聚合物复合材料。本项目通过两相聚合物粘度比、分散相含量、界面相容性、剪切时间、剪切单元数、挤出温度、拉伸速度等因素对微纤形态的影响，研究分散相形态、界面相容性对拉伸流变特性的影响，建立微纤形态、界面相容性与原位微纤聚合物复合材料拉伸流变特性的对应关系模型；通过研究拉伸流变特性与发泡性能间的对应关系，研究原位微纤增强聚合物的发泡机理。为制备高熔体强度聚合物复合材料提供一种新方法和理论指导，为获得具有良好发泡性能和力学性能的发泡材料奠定基础。

随着科学技术的发展，节能减排日渐深入人心，材料或制品的轻量化越来越受到人们的重视。发泡是实现聚合物轻量化和降低成本的有效手段。但是，一些应用广泛或具有良好应用前景的热塑性聚合物（如：均聚聚丙烯、聚乳酸）由于分子链呈高度线形，无长、短支链，其熔体的拉伸流变性能差（熔体强度低、无应变硬化、熔体粘弹性差），不能满足发泡工艺的要求。改善低熔体强度聚合物的拉伸流变性能是高分子材料研究领域的热点之一。. 本项目通过两相聚合物粘度比、分散相含量、界面相容性、剪切单元数、挤出温度、拉伸速度等因素对微纤形态的影响，研究分散相形态、界面相容性对拉伸流变特性的影响，建立微纤形态、界面相容性与原位微纤聚合物复合材料拉伸流变特性的对应关系模型；通过研究拉伸流变特性与发泡性能间的对应关系，研究原位微纤增强聚合物的发泡机理。本项目以低熔体强度聚合物（iPP、PLA)为基体， 易成纤聚合物（PET、PA11、PBT）为分散相，成功通过聚合物微纳层叠共挤装置调控原位微纤增强低熔体强度聚合物的微纤形态和尺寸，获得具有高熔体强度、应变硬化现象明显、发泡性能优良的原位微纤增强聚合物复合材料。通过本项目制备的原位微纤复合材料微纤尺度可达300nm，泡孔密度可以提高4倍，发泡材料拉伸强度和缺口冲击强度可分别提高9%和94%。制备高熔体强度聚合物复合材料提供一种新方法和理论指导，为获得具有良好发泡性能和力学性能的发泡材料奠定了基础。