宋利兴
抚顺石化烯烃厂高密车间
摘要：本文的目的在于分析不同注射成型工艺对高密度聚乙烯结晶聚合过程的影响。通过差示扫描量热法(DSC)和理论预测所得的实验结果有助于解释这些不同部分之间结晶形态的差异。
关键词：高密度聚乙烯
1 材料与方法
1.1 仪器与试剂
这个研究中的聚合物是商业级注塑高密度聚乙烯:直径几毫米的膨化颗粒、注塑板(称为“大件”，1.5mm厚)、微注塑件(称为“微件”，150μm厚)。几何结构设计如图1所示。大件有一个5mm宽、1mm厚的浇口，而微件有三个Φ0.2mm的点浇口。高密度聚乙烯样品一次成型条件下分子量分布曲线并未表现出差异。这意味着并未发生分子链分解或分子链重组。
1.2 试验方法
高密度聚乙烯的热性能是由不同样本分析得来的。样品是由如下方法制备得到的。首先研究的是颗粒的等温结晶动力，温度范围是120℃ ～126℃，间隔0.5℃。然后，对颗粒、大件和微件进行如图2所示热循环。第一次热扫描(+10℃/min)获得了处理的聚合特点的热特性，同时原则上消除热应力。采用递减冷却速率进行冷却扫描:-19℃/min、-69.5℃/min、-50℃/min、-30℃/min、-10℃/min。中间加热(+10℃/min)测量产生熔化温度和熔化焓。另外，也进行了较慢冷却速率(-10℃/min和-5℃/min)的实验，以完成热分析。各个阶段之间进行3min等温加热。基数已从加热和冷却的原始数据中减去。
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2 结果与分析
实验研究了样品(大件、微件、颗粒)在不同的冷热条件下的热反应。实验报告了两个极端冷却速率下(-10℃/min和-19℃/min)的数据，以及相对应的热扫描数据。200℃下预退火的聚乙烯由于其热历史表现出了不同的热现象。熔融吸热(+10℃/min)，大件相对于微件来说的确移到更高温度。我们的每个测量证实了不同件熔融温度的低偏移量。总的结晶度如下公式(1)表示:
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其中，l0是初始t0厚度;l是在时间t时薄层厚度;B是一个增厚率函数，τ是一个时间常数。
由于这种模型从未应用于非等温条件，我们首先验证了它。为此，熔融的HDPE事先在不同冷却速率(-79℃/min to-5℃/min)下结晶，最大熔融温度Tm在+10℃/min加热速率下测得。这里的参数Tm是较薄层熔化温度。正如以前观察到的，不同部分熔融温度在131℃～133℃范围，取决于它们的冷却加热历史。
恒温条件下，采用Gibbs-Thomson比率可计算得平均薄层厚度。在薄层厚度和结晶时间之间呈明显的正对数变化。这可以解释:在较低的冷却速度，高分子链有更多的时间来完善他们的晶体结构，形成更厚的薄片。
3 结语
本文研究了注射成型工艺对高密度聚乙烯结晶形态的影响。为此，基于实验热分析和建模方法，提出了一种“耦合法”。经细化分析，在已开发的模型基础上细化了初级结晶和二次结晶。这种方法特别有助于了解不同部分的片层厚度变化的起源。这与小件的记忆效应有关，促进新结晶体的结晶成核。强定向大分子链的存在，通过微注射成型过程诱导，可以提高聚合物熔体中残余物的含量。这些绝热核的存在可以在随后的结晶实体/生长成核起主要作用。
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