高密度聚乙烯(HDPE)作為應(yīng)用最為廣泛的可回收的熱塑性材料之一,它具有價(jià)格低廉、 耐水性 好、 耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)良特性,但它也存在許多缺陷, 比如表面硬度低、阻隔性能差、紫外光下降解和與金屬材料附著力差等,故增強(qiáng)其力學(xué)性能、抗紫外老化和表面附著力提升等方面的研究大有可為。
性能研究
姚有麗等人將高密度聚乙烯(HDPE)和多壁碳納米管-納米氧化鋅(MWCNT-ZnO)放入哈克流變儀中進(jìn)行熔融共混,得到不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的納米復(fù)合材料MWCNT-ZnO/HDPE。通過力學(xué)性能測(cè)試、掃描電鏡分析、差示掃描量熱分析和阻隔性能測(cè)試對(duì)材料性能進(jìn)行表征。結(jié)果表明,MWCNT-ZnO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到 0.3%時(shí),能將高密度聚乙烯的斷裂伸長(zhǎng)率、沖擊強(qiáng)度和結(jié)晶度分別提高116%、1.85kJ/m2和11.81%,拉伸強(qiáng)度略有下降,熔融溫度降低了0.9℃,同時(shí),氧氣和水分子透過速率明顯降低。MWCNT-ZnO扮演了異相成核角色,加快了結(jié)晶,小顆粒也更加利于熔融;低添加量有利于阻隔性能提升,大量納米材料會(huì)發(fā)生團(tuán)聚使得復(fù)合材料各方面性能降低[1]。
申朋龍等人針對(duì)膨脹阻燃高密度聚乙烯(HDPE),試驗(yàn)研究了抗氧劑1010、光穩(wěn)定劑WG-944及紫外線吸收劑UV-531分別對(duì)其老化性能的影響。通過對(duì)老化過程中試樣的化學(xué)結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、阻燃性能和熱性能的試驗(yàn)分析,研究發(fā)現(xiàn)紫外老化會(huì)使得膨脹阻燃劑(IFR)向材料表面遷移,同時(shí)使得高密度聚乙烯基體發(fā)生降解和氧化。抗氧劑1010、光穩(wěn)定劑WG-944及紫外線吸收劑UV-531的加入使老化28d的材料拉伸延伸率保留率從46.37％分別提升到了58.21％,77.93％和60.26％,極限氧指數(shù)(LOI)從24.7％分別提升到26.7％,26.3％,25.6％,其中抗氧劑1010、光穩(wěn)定劑WG-944的加入使材料UL-94等級(jí)仍能夠保持V-2等級(jí),光穩(wěn)定劑WG-944的加入使材料具有更高的熱穩(wěn)定性。結(jié)果表明,光穩(wěn)定劑WG-944的添加對(duì)于提升膨脹阻燃高密度聚乙烯的抗紫外老化效果最好[2]。
張旭等人建立了高密度聚乙烯板殼結(jié)構(gòu)的頻散分析模型,研究不同導(dǎo)波傳播方向下溫度-應(yīng)力耦合作用對(duì)模態(tài)波結(jié)構(gòu)、頻散曲線和相速度變化的影響,并通過試驗(yàn)進(jìn)行模型準(zhǔn)確性驗(yàn)證;分別引入溫度和應(yīng)力敏感因子表征不同頻率下導(dǎo)波模態(tài)相速度對(duì)環(huán)境溫度和應(yīng)力的敏感程度。結(jié)果表明:在均勻溫度變化下導(dǎo)波傳播平面內(nèi)的不均勻應(yīng)力狀態(tài)會(huì)改變Lamb波和SH導(dǎo)波的位移波結(jié)構(gòu)分布,導(dǎo)致兩者的頻散曲線在原本交叉點(diǎn)處彼此排斥并偏離;導(dǎo)波模態(tài)的相速度變化與溫度-應(yīng)力耦合條件、頻率和傳播方向密切相關(guān);相同應(yīng)變下,溫度變化對(duì)導(dǎo)波模態(tài)相速度的影響明顯大于結(jié)構(gòu)應(yīng)力;SH0模態(tài)和中高頻范圍大于10kHz的Lamb-A0模態(tài)對(duì)溫度變化和結(jié)構(gòu)應(yīng)力的敏感性均很弱,可以降低環(huán)境因素對(duì)導(dǎo)波信號(hào)的干擾,研究結(jié)果解釋了不同環(huán)境溫度和應(yīng)力耦合作用對(duì)導(dǎo)波頻散特性的影響規(guī)律[3]。
參考文獻(xiàn)
[1] 姚有麗,吳勝,劉惺,等. 碳納米管-氧化鋅對(duì)高密度聚乙烯性能的影響[J]. 塑料工業(yè),2023,51(8):59-64,72. DOI:10.3969/j.issn.1005-5770.2023.08.010.
[2] 申朋龍,倪愛清,王繼輝,等. 膨脹阻燃高密度聚乙烯抗紫外老化改性[J]. 高分子材料科學(xué)與工程,2021,37(8):110-117. DOI:10.16865/j.cnki.1000-7555.2021.0222.
[3] 張旭,劉剛,陳雷,等. 溫度-應(yīng)力耦合作用下高密度聚乙烯板殼結(jié)構(gòu)的導(dǎo)波頻散特性[J]. 中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2025,49(4):161-170. DOI:10.3969/j.issn.1673-5005.2025.04.017.