大跨度双峰分布聚乙烯的固相剪切制备方法及结构与性能研究

聚乙烯是产量最大、应用最广的树脂品种，双峰分布聚乙烯能够很好平衡材料的使用性能和加工性能，是通用聚乙烯树脂高性能化的重要发展方向，其制备核心是尽可能使具有不同分子量和支链结构的聚乙烯各相在更小尺度均匀共混；将超高分子量组分引入树脂体系，加大双峰跨度，可以获得新的结构和性能特性，但分子量和熔体粘度的巨大差异带来了获得微相均匀结构体系的困难。本研究内容创新地将固相剪切应用于双峰聚乙烯的制备，通过固相剪切的强制混合作用和力化学反应形成部分嵌段结构，实现粘度极端不匹配共混体系在分子尺度的高效均匀混合，制备一种新的含超高分子量组分的大跨度双峰分布聚乙烯；研究其分子量分布、链段结构、微相结构与体系相容性、结晶行为、流变行为和力学性能的关系，揭示其特点和规律，为通用聚乙烯材料高性能化提供新的途径和理论依据，具有重要的理论意义和应用前景。

本项目按照基金申请及计划书内容，开展了大跨度双峰分布聚乙烯的固相剪切制备方法及结构与性能关系研究工作，通过深入研究分析双峰分布聚乙烯结构性能关系，明确影响聚乙烯高性能的关键因素，创新地将固相剪切应用于双峰聚乙烯的制备，通过固相剪切的强制混合作用和力化学反应形成部分嵌段结构，实现粘度极端不匹配共混体系在分子尺度的高效均匀混合，制备了一系列新的含超高分子量组分的大跨度双峰分布聚乙烯，系统研究了HDPE/UHMWPE、LLDPE/UHMWPE及LDPE/UHMWPE等不同分子结构的聚乙烯共混体系在固相剪切作用下，体系分子量分布、链段结构、微相结构与体系相容性、结晶行为、流变行为和力学性能的变化规律，固相剪切应力引发聚乙烯分子链断链的位置、机理、效率及控制方法，进行相关理论分析；研究超高分子量组分聚乙烯分子链在混合体系中的分散状态及固相剪切对分子链拓扑结构、相结构及宏观性能的影响；不同分子结构聚乙烯共混物相结构与流变学的关系以及相结构对聚乙烯/聚乙烯共混体系耐环境应力开裂性能的影响等。.项目按照预期研究计划顺利完成，发现并揭示了一些新的特点和规律，为通用聚乙烯材料高性能化提供新的途径和基础理论数据，具有重要的理论意义和应用前景。项目研究内容取得了如下研究成果：.1）揭示了双峰分布聚乙烯共混体系中，高分子量组分的微相相容性以及能否以更小尺度均匀分散与体系系带分子的形成数量和质量密切相关，是提升共混体系性能的关键，总结了双峰分布聚乙烯分子量分布、链结构特征、均匀混合尺度与体系相容性、相形态、结晶行为和材料宏观性能的关系；.2）建立了应用固相剪切制备大跨度双峰分布聚乙烯的力化学方法；.3）对固相力化学反应机理及控制的开展了进一步的深入研究，探索并建立了对固相应力诱导反应进程进行调控的初步方法；.4）有效的提升了聚乙烯体系的综合力学性能和耐环境应力开裂性能，为通用聚乙烯的高性能化提供了新途径；.5）通过本项目的资助，发表研究论文9篇，其中SCI收录4篇，EI收录3篇，会议论文2篇，申请发明专利5项，授权1项。