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聚合物熔体具有不同于一般流体的性质,表现出特殊的流变行为。填充改性是目前聚合物复合材料最重要的制备方法之一。研究填充聚合物体系熔体的流变行为,如其流动行为、弹性行为等,对于指导其加工成型工艺及设备设计与优化具有重要意义。
本工作以无机中空微球(HGB)填充聚合物复合材料为研究对象。研究了无机粒子填充聚合物复合材料流变行为及其机理,如熔体的流动行为、弹性行为及其影响因素。制备了PP/HGB及ABS/HGB复合材料及试样,并应用熔体流动速率仪及其附属装置对其流动及弹性特性参数进行了测定。
通过研究发现,PP/HGB及ABS/HGB复合体系的流动曲线在双坐标系中呈线性,说明τw与γα符合幂律关系,且流动曲线没有明显波动,说明熔体粘度起伏小,HGB分散较均匀。随着HGB体积分数(φf)的增大及其直径的减小,体系剪切粘度非线性增大,这是因为,随着φf的增加,熔体HGB数量也增多,其与熔体内摩擦损耗增强,且微球团聚及相互接触、挤压现象增多,削弱了熔体流动能力。随着γα的增大,体系剪切粘度非线性减小。这是因为高分子链间的缠结遭受剪切而破坏,熔体流动能力增强;但剪切也导致所谓的“剪切损耗”增大,从而使得熔体剪切粘度随γα下降的幅度变小。剪切粘度对温度的依赖性符合Arrhenius定律。