图书分类号：
密 级：
毕业论文
聚苯乙烯和低密度聚乙烯的共混改
性研究
STUDY ON THE BLENDED MODIFICATION
OF POLYSTYRENE AND LOW DENSITY
POLYETHYLENE
学生姓名 陈浩
化学化工学院
[1**********]
11高分子
高分子材料与工程
石春玲 学院名称 学号 班级 专 业 名称 指导教师
2015年 05月 26日
徐州工程学院学位论文原创性声明
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论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日
摘要
作为五大通用热塑性合成树脂之一的聚苯乙烯（PS）因为具有刚性好、透明度好、比较容易染色、电气绝缘性能好、加工成型性好和价格比较便宜等优点，在仪表、建筑、包装、家电、电子、日用品以及玩具等行业具有广泛应用。但PS性质较脆，热变形温度相对较低，只有70～98℃，耐环境应力开裂，冲击强度也不高等缺点， 因此PS的应用受到了一定限制。本文主要工作是用同为五大通用合成树脂的低密度聚乙烯（LDPE）对PS进行共混改性，改善PS较脆，耐环境应力开裂，冲击强度低等缺点，提高它的力学性能，以扩大它的应用范围。通过对不同比例的LDPE和PS共混物的拉伸力学测试和冲击性能测试，得到在LDPE质量分数为80%时，共混物的性能最好，拉伸强度达到最大，相对于PS的拉伸强度提高了4.5%,同时断裂伸长率和冲击强度也不低,分别达到了PS的91.7%和84.6%。其性能达到了实际应用的水平，有一定的实用价值。有望进行工业化生产。
关键词 LDPE；PS；共混改性；力学性能
Abstract
As one of the five common thermoplastic synthetic resin of polystyrene (PS) with good rigidity, good transparency and relatively easy to dye, good electrical insulation performance, processing good formability, and the price is cheaper, etc. It has a wide range of applications on the instrument, construction, packaging, household appliances, electronics, daily necessities and toys and other industries. But the nature of the PS, brittle, thermal deformation temperature is relatively low, only 70 ~ 98 ℃, environmental stress cracking resistant, the impact strength is not high also. So the application of PS has been limited. In this paper, the main work is to use the same for five general synthetic resin of low density polyethylene (LDPE) on the blending modification of PS. Improve the PS brittle, environmental stress cracking resistance, low impact strength of faults, to improve its mechanical properties, in order to enlarge its application scope. Through the different proportion of LDPE and PS blend stretch mechanics performance test and impact test, get in LDPE when the mass fraction of 80%, the performance of the blend, best tensile strength reached maximum, relative to the tensile strength of the PS increased by 4.5%, and elongation at break and impact strength is not low, respectively up to 91.7% and 84.6% of the PS. Its performance has reached the level of practical application. It has certain practical value. It could be used for industrial production.
Keywords LDPE PS Blended modification Mechanical property
目 录
摘要 ........................................................................ II Abstract ................................................................... III 1 绪论 ..................................................................... IV
1.1聚合物共混改性研究背景 ............................................... 1
1.2聚合物共混的定义及方法 ............................................... 1
1.2.1聚合物共混的定义 ................................................ 1
1.2.2聚合物共混的方法 ................................................ 1
1.3聚和物共混发展概述 ................................................... 1
1.4 LDPE的介绍 ......................................................... 2
1.5 PS的介绍 ............................................................ 2
1.6课题研究的意义 ....................................................... 2
2 实验部分 .................................................................. 4
2.1实验原料与设备 ....................................................... 4
2.1.1实验原料 ........................................................ 4
2.1.2实验设备 ........................................................ 4
2.2制备试验样条 ......................................................... 5
2.2.1 PS/LDPE共混物颗粒的制备 ....................................... 5
2.2.2 PS/LDPE共混物试验样条的注塑 ................................... 6
2.3性能测试 ............................................................. 7
2.3.1材料拉伸力学测试 ................................................ 7
2.3.2材料冲击力学测试 ............................................... 10
3结果与讨论 ............................................................... 13
3.1不同含量的PS/LDPE共混物的拉伸试验结果 ............................. 13
3.1.1 LDPE质量分数的不同对PS/LDPE共混物拉伸强度的影响 ............ 17
3.1.2 LDPE质量分数的不同对PS/LDPE共混物断裂伸长率的影响 .......... 18
3.2不同含量的PS/LDPE共混物的冲击试验结果和讨论 ....................... 19
结论 ....................................................................... 22
致谢 ....................................................................... 23
参考文献 ................................................................... 24
1 绪论
1.1聚合物共混改性研究背景
聚合物共混研究是一个很有实用性的科学研究领域，直到今天，聚合物的共混仍是高分子材料研发和加工中一项很重要的工业方法。它的应用普遍用在塑料和橡胶材料的各种产品中，很多塑料和橡胶的品种都是用共混改性的技术开发出来的。据统计研究表明，开发一种新型的聚合物，从初期研发到中期试验，到最后的工业化生产大约需要十几亿的资金,而开发并工业化生产一种新型的聚合物共混物则仅仅要几千万元的投入,因此,对现在已有的聚合物进行互相共混改性是一项极为重要的工作[1]。
1.2聚合物共混的定义及方法
1.2.1聚合物共混的定义
广泛意义上的共混过程就是以减少混合后体系的不均匀为目的，这一目的主要是靠混合物中各组分间相对空间的变化来完成的。聚合物共混是聚合物之间的混合，也是靠各组分间相对空间的变化来完成的，因此物理混合是共混最基本的方式。但是化学反应的作用在聚合物共混物形成过程中不能被忽略。由于物理共混尤其是之中的熔融共混，在工业化生产应用中更为广泛，所以如果把聚合物共混的定义狭义的认为就是物理共混，那么聚合物共混的定义就是把两种或者两种以上的聚合物混合从而制成宏观上均匀一致的共混物的过程[2]。
1.2.2聚合物共混的方法
聚合物共混改性的基本方法广义上来说有化学共混、物理共混和物理/化学共混三大类型。如果按照共混时聚合物物料的状态来分，聚合物共混改性的基本方法有溶液共混、乳液共混、釜内共混以及熔融共混[3]。本实验主要使用的方法是熔融共混，即是将聚合物组分用挤出机螺杆加热，直到变为熔融状态之后再进行共混，是一种在工业生产中具有实用价值的共混方法。
1.3聚和物共混发展概述
聚合物共混的研究是属于材料科学的研究领域，因此它的研究进展与材料科学的发展之间的关系很密切。聚合物共混的研究已经经过一百多年的发展了，据了解世界上最早有记载的聚合物共混物诞生于1912年[4],第一个被用于工业化生产的是PVC/NBR聚合物共混物，在1942年投入生产。近一些年来，新材料不断被开发出来，尤其是合成纳米复合
材料这种技术的发展，使聚合物共混研究成为了新的热点研究项目。可以预见未来，在高分子材料科学研究领域，聚合物共混仍然将是最热门的研究领域，而共混技术继续推动者材料学的发展[5]。
1.4 LDPE的介绍
聚乙烯(PE)是由乙烯聚合而成的一种热塑性树脂，经过六十几年的发展，PE的产量已经居于全球五大通用树脂的首位。PE依据聚合物相对分子质量的大小、聚合物聚合的方法、聚合物大分子链结构的不同，可以分为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯以及线性低密度聚乙烯[6]。2013年世界LDPE的总产量为22934kt，主要集中在西欧、亚洲、北美及中东，分别占全球总产能的25.5%、29.4%、17.3% 及14.7%。世界上LDPE的消费总量约为19510kt，主要消费地区为西欧，占世界总消费量的40.3%。世界上最大的LDPE净进口地区是亚洲，约占世界净进口量的58.2%[7]。
LDPE又被称为高压聚乙烯,它是一种表面上没有光泽的乳白色蜡状颗粒，熔点
130℃～145℃，密度约0.920g/cm3。不溶于水，吸水性小，不会被酸碱的侵蚀，在低温时依然很柔软，绝缘不导电[8]。工艺生产方式主要是高压管式法。因为它的材质很软，密度较低，加工性能好，可以采用各种注塑加工方法，因此被广泛用作药品、食品和工业用品等各种包装薄膜[9]。
1.5 PS的介绍
PS是由苯乙烯单体经聚合制成一种无色透明的热塑性通用塑料, 目前全世界PS每年全部产量约2040万吨 ,每年消费大约1730万吨[10]。PS在非晶体时，密度为1.04～1.06g/cm2，在晶体时，密度为1.11～1.12g/cm2，它的熔融温度为240℃[11]。PS通常表现为非晶态，绝缘性和绝热性都很好，正常使用时的温度范围在0～70℃，但在低温时，它的性质非常脆[12]。
普通PS树脂为似玻璃状的一种颗粒材料，用它制成的产品透光率可以达到百分之九十以上，具有极高的透明度，加工性能出色，容易被染色，绝缘性好，能耐强酸碱的腐蚀等优良性能[13]。普通PS的缺点也很明显，它的冲击强度低，耐热性差，受力很容易开裂[14]。由于它的优异力学性能。被广泛用于装璜材料，照明外壳和产品包装等方面。在电气方面由于良好的绝缘性和绝热性，被用来制作各种精密仪器的外壳、电容器的电介质和光学精密仪器零件等。此外PS还可以被用来制作各种化妆品。特别用在化妆的粉饼上，具有很好的黏附性能。能使皮肤具有光泽和润滑的感觉,作为一种优良的填充试剂来取代对皮肤有害的滑石粉[15]。
1.6课题研究的意义
PS因为具有良好的刚性、透明度俱佳、绝缘性好、加工性能好、比较容易成型和价格低廉等优良的性能，在精密仪表、建筑材料、产品外包装、电子产品、化妆品以及儿童玩具等行业已得到广泛应用。但PS由于低温时较脆，加热易变形，受力容易开裂，冲击强度也不高等缺点使它的应用范围也大大缩小[16]。和PS的性能刚好相反,LDPE冲击强度高，韧性很好，同时低温时性能依然很好，但它的刚性较差[17]。根据共混理论具有良好韧性和抗冲击性能的LDPE，通过熔融共混 ,有利于改善PS比较脆的性能缺点，并最终得到一种集两种树脂的优良性能为一体同时又能弥补它们各自缺点的新型材料。本课题就拟用LDPE对PS进行共混改性，通过试验分析得出PS/LDPE共混物力学性能最佳时的LDPE的质量分数。
2 实验部分
2.1实验原料与设备
2.1.1实验原料
实验中的主要原料见表2-1。 实验原料
PS
LDPE 规格 QG7535 SH3060 生产厂家 中国石油天然气股份有限公司新疆独山子石化分公司 中国石化扬子石油化工有限公
司
2.1.2实验设备
实验中的主要设备及仪器见表2-2。
表2-2 主要实验仪器
仪器名称
电子天平
双螺杆挤出机
切粒机
塑料注射成型机
电子万能试验机
数字显示冲击试验机 仪器型号 JM-A10002 MT65 RST系列 SA3800Ⅱ/2250 WDW—W20 XCJD系列 生产厂家 上海方瑞仪器有限公司 江苏美芝隆机械有限公司 江苏美芝隆机械有限公司 海天塑机集团有限公司 承德金和仪器制造有限公司 承德金和仪器制造有限公司
2.2制备试验样条
2.2.1 PS/LDPE共混物颗粒的制备
2.2.1.1样品的称取
如表2-3所示用电子天平按比例准确称取PS和LDPE颗粒，总重1000g,共6份，其中LDPE的质量分数分别为100%，80%，60%，40%，20%，0%。将称好的颗粒置于预先备好的桶中先人工进行预混合。
表2-3 PS/LDPE共混挤出配料表
试样
1
2
3
4
5
6 LDPE的质量分数/% 100 80 60 40 20 0 PS的质量分数/% 0 20 40 60 80 100
2.2.1.2熔融造粒
如表2-4所示双螺杆挤出机熔融挤出工艺条件为：料筒温度：加料段140～160℃，压缩段：160～230℃，均化段：220～240℃；口模温度：170～200℃；螺杆转速: 10～20 r/mi。先按表2-4中的PS/LDPE的熔融挤出工艺条件设定好双螺杆挤出机的工作参数，待双螺杆挤出机达到工作温度，将桶中预混合好的PS和LDPE颗粒倒入料斗中进行挤出造粒，机头中喷出的熔融共混物用剪刀引入水槽，经冷却后，再穿过干燥机吹干水分，最后送入切粒机中切成颗粒，用桶收集造好颗粒，得到PS/LDPE的共混物颗粒。6份试样依次加入到料斗中，操作方法相同，但在加入不同组分的原料时，一定要事先清理干净双螺杆挤出机的料筒，以免影响各组分的纯度。最后得到6份LDPE质量分数分别为100%，80%，60%，40%，20%，0%的PS/LDPE的共混物颗粒，用袋子分别装好备用。
表2-4 PS/LDPE共混物的熔融挤出工艺条件
挤出加热区
温度/℃
挤出加热区
温度/℃ 第一段 140 第六段 230 第二段 165 第七段 200 第三段 200 第八段 200 第四段 240 第九段 180 第五段 245 第十段 170
2.2.2 PS/LDPE共混物试验样条的注塑
如表2-5所示将双螺杆挤出机造出的PS/LDPE的共混颗粒用注塑机注塑，先按表2-5中的PS/LDPE的注塑工艺表设定注塑机的工作参数，等到注塑机温度达到注塑要求，将事先准备好的PS/LDPE共混颗粒加入到注塑机的料斗中，调节注塑机操作界面，使注塑机进入手动模式，然后再储料键进行储料，储完料之后，设置注塑机进入半自动模式，检查好注塑机安全门有没有关好，关好安全门之后，按开始按钮，开始自动进行注塑，等到注塑机自动开模后，打开安全门，手戴工作手套取出注塑好的试验样条，在做完一种比列的样条时，一定要退模，挤出注塑机螺杆里的原料，并清理干净，然后再进模，继续做下一组分的样条，以免影响下一个组分的纯度，依次加加完所有组分的原料，最后得到LDPE质量分数分别为100%，80%，60%，40%，20%，0%的PS/LDPE共混试验样条，每组五个样条。制得的试验样条如图2-1所示。
表2-5 PS/LDPE共混物的注塑基本工艺表
注塑工艺参数 温度/℃ 射胶速度/% 射胶压力/MPa 冷却时间/s 填充时间/s
第一段 210
第二段 219
第三段 220 90 70 30 3
第四段 199
第五段 170
图2-1 试验样条
2.3性能测试
2.3.1材料拉伸力学测试
2.3.1.1拉伸实验原理
拉伸试验是沿着样条的纵向对样条施加一个拉伸应力，并直到样条被拉断。通过万能力学试验机自动测定试样的屈服强度，拉伸强度和断裂伸长率。
断裂伸长率是指在拉力作用下，试样断裂的时候，试样样条被拉伸变形的长度与试样样条标准标距的比值，以百分率表示。公式如下：
ε=(L-L0)/L0×100% 式（2.1）
式中：ε-------断裂伸长率/% L0------试样标距/mm
L-------试样断裂时标线之间的距离/mm
拉伸强度是指在拉伸试验中试样样条被施加一个拉伸应力直到样条被拉断裂为止，这整个过程中样条所承受的最大的拉伸应力。公式如下：
σt = p /( b×d) 式（2.2）
式中:σt-------拉伸强度（MPa）； p-------最大负荷（N）； b-------试样宽度（mm）； d-------试样厚度（mm）。
应力-应变曲线是由拉伸应力和拉伸形变的值相对应绘成曲线，以拉伸应力值作为纵坐标，拉伸形变值作为横坐标。应力-应变曲线分为弹性形变区与塑性形变区两个部分，在弹性形变区，应力与应变应呈正比例关系，样条发生弹性形变。拉伸弹性模量就是曲线中直线的斜率，代表样条的刚性。弹性模量越大，样条刚性越好。在塑性形变区，应力与应变不呈正比例关系，样条发生塑性形变，直到最后被拉断。 2.3.1.2拉伸样条
如图2-2所示拉伸样条尺寸参照GB/T 1042.2—2006 1A型哑铃试样
图2-2 1A型试样图
其中L3—总长度................................................................................≥150 mm L2—宽平行部分间的距离........................................................104～113 mm L1—窄平行部分的长长度........................................................80±2 mm r—半径 .....................................................................................20～25 mm b2—端部宽度............................................................................20±0.2 mm b1—窄部分宽度........................................................................10±0.2 mm h—优选厚度.............................................................................4±0.2 mm L0—标距...................................................................................50±0.5 mm L— 夹具间的初始距离..........................................................115±1mm 2.3.1.3拉伸实验过程
启动电子万能力学试验机，打开控制电脑，双击点开万能力学试验机的操作软件，在调试工具箱栏里找到塑料拉伸实验—GB/T 1042-2006试验标准，选定试验标准，然后在操作软件里新建一个实验人陈浩，试验编号01，样条厚度4mm，样条长度10mm，标距50mm的试验，然后先夹好样条上部分，再清零，消除夹持应力的影响后，夹紧样条下部分，最后点击“开始”按钮，选择拉伸速度为2mm/min，直到拉断为止，停止试验，记录下拉伸强度和断裂伸长率，保存好系统自动生成的应力—应变曲线图，并开始下一组试验，每组做5个平行试验。试验过程中夹紧样条，防止样条脱落。拉伸过程和拉伸后断裂的样条如图2-3-a和图2-3-b所示。
图2-3-a 拉伸中的样条
图2-3-b 拉伸后断裂的样条
2.3.2材料冲击力学测试
2.3.2.1冲击实验原理
冲击力学试验是测试样条在高速摆锤冲击下的韧性。冲击实验一般有三种实验方法：1、摆锤冲击法2、落球冲击法3、高速拉伸法。最准确的方法是高速拉伸法，可以直接绘画出应力—应变曲线，然后通过计算曲线下的面积，就可得出冲击强度的大小，还可以直接定性判断样条的断裂类型，但是要求有专门的冲击试验机。如图2-4所示，本实验采用摆锤式冲击试验机。试样样条的冲击强度标准计算公式如下：
σ =A×103 b×dL
式中： σ：冲击强度, KJ/m2； A:试样吸收的冲击能 ,J； b：试样宽度 ，mm； dL：缺口试样剩余厚度，mm；
图2-4 摆锤式冲击试验机原理示意图
2.3.2.2冲击样条
如图2-5所示冲击样条尺寸参照GB/T 1043.1—2008单缺口试样样条
式（2.3）
图2-5 冲击试样样条
其中l—样条总长度.............................................................................80±2 mm b—样条宽度.................................................................................10±0.2 mm h— 样条厚度...............................................................................4±0.2 mm bN—样条剩余宽度.......................................................................8±0.2 mm 缺口深度.......................................................................................2±0.2 mm 1................................................................................................摆锤冲击方向 2.3.2.3冲击实验过程
根据冲击试样样条的韧性选用合适的摆锤，按GB/T 8809—1988标准，所选用的摆锤大小标准为试样断裂所消耗的总能量占所选摆锤总能量的10%—90%范围内，经过测试和计算，本试验选用能量为7.5J标准摆锤。将选好的摆锤安装在机器上，拧下上压盖上的四个紧固螺钉，将冲击摆锤上连接套中间的定位销插入转动轴上中间的小孔，盖上上压盖，将四个紧固螺钉紧固住，要让摆锤砸下时刀刃能对准下方试样的中间部位，即试样缺口的对应位置。装好摆锤后，在操作界面上按“选锤”键，选择摆锤能量7.5J，将摆锤置于垂直位置，按“归零”键，然后将摆锤上升卡在电动卡销上，按“空击”键，得出能量为7.5J标准摆锤的能量空耗值。
将表面平整，无气泡裂纹，无分层和机械加工损伤的标准冲击样条宽面紧贴放在支坐上,缺口位置与摆锤刀刃对准,试样缺口背向摆锤，将摆锤置于垂直位置，按“归零”键后，把摆锤卡在卡销上，按“试验”键，创建本组试验，点击“释放”，摆锤自由落下，冲断样条，系统记录下消耗的能量，依次做6次，得到平均值，然后结束本组试验，按“结束”键，开始下一组试验，每做一组试验都要进行归零设置。如图2-6所示为冲断后的冲击样条。
图2-6 冲断后的样条
3结果与讨论
3.1不同含量的PS/LDPE共混物的拉伸试验结果
如表3-1所示为试样1即LDPE质量分数为100%的PS/LDPE共混物的拉伸强度和断裂伸长率。
表3-1 试样1的拉伸强度
项目 拉伸强度/MPa 断裂伸长率/%
1 11.55 537.1
2 12.60 591.1
3 12.15 691.1
4 12.55 466.9
5 12.70 530.1
平均值 12.31 563.3
图3-1 试样1的应力—应变曲线图
如表3-2所示为试样2即LDPE质量分数为80%的PS/LDPE共混物的拉伸强度和断裂伸长率。
表3-2 试样2的拉伸强度
项目 拉伸强度/MPa 断裂伸长率/%
1 16.55 37.6
2 16.30 43.5
3 16.50 32.9
4 16.05 40.2
5 16.02 33.4
平均值 16.28 37.5
图3-2 试样2的应力—应变曲线图
如表3-3所示为试样3即LDPE质量分数为60%的PS/LDPE共混物的拉伸强度和断裂伸长率。
表3-3 试样3的拉伸强度
项目 拉伸强度/MPa 断裂伸长率/%
1 11.45 9.7
2 14.30 5.4
3 12.68 9.7
4 14.35 5.2
5 14.12 6.6
平均值 13.38 7.3
图3-3 试样3的应力—应变曲线图
如表3-4所示为试样4即LDPE质量分数为40%的PS/LDPE共混物的拉伸强度和断裂伸长率。
表3-4 试样4的拉伸强度
项目 拉伸强度/MPa 断裂伸长率/%
1 12.18 50.8
2 12.45 45.7
3 12.45 41.3
4 13.25 43.0
5 13.55 39.1
平均值 12.78 44.0
图3-4 试样4的应力—应变曲线图
如表3-5所示为试样5即LDPE质量分数为20%的PS/LDPE共混物的拉伸强度和断裂伸长率。
表3-5 试样5的拉伸强度
项目 拉伸强度/MPa 断裂伸长率/%
1 11.82 44.4
2 10.85 31.7
3 10.92 31.3
4 10.92 27.9
5 11.75 34.2
平均值 11.25 33.9
图3-5 试样5的应力—应变曲线图
如表3-6所示为试样6即LDPE质量分数为0%的PS/LDPE共混物的拉伸强度和断裂伸长率。
表3-6 试样6的拉伸强度
项目 拉伸强度/MPa 断裂伸长率/%
1 15.75 52.9
2 14.58 19.1
3 16.75 58.4
4 16.02 33.4
5 14.78 40.9
平均值 15.58 40.9
图3-6 试样6的应力—应变曲线图
3.1.1 LDPE质量分数的不同对PS/LDPE共混物拉伸强度的影响
如表3-7所示LDPE质量分数分别为100%，80%，60%，40%，20%，0%的PS/LDPE共混物的拉伸强度。
表3-7 不同含量的PS/LDPE共混物的拉伸强度
试样
LDPE的质量分数/% 拉伸强度/MPa
1 100 12.31
2 80 16.28
3 60 13.38
4 40 12.78
5 20 11.25
6 0 15.58
图3-7 不同含量的共混物的拉伸强度折线图
从图3-7中可以看出在LDPE质量分数为80%时共混物的拉伸强度最大，为16.28Mpa，相对于PS的拉伸强度提高了4.5%，对于LDPE的拉伸强度提高了32.3%。在LDPE质量分数为20%时共混物的拉伸强度最小，为11.25Mpa，比PS的拉伸强度降低了27.8%，比LDPE降低了8.6%。以上现象基本可以用塑料的形变机理来解释，塑料材料的大尺度形变一般包含银纹化和剪切形变两种过程。据猜测样条在受到拉伸应力的作用时，可能发生剪切屈服，在样条被拉伸的整个过程中，施加于样条的拉伸应力会分解出剪切力分量，剪切力的最大值与正拉伸应力应成45°，并在45°的斜面上发生剪切形变。样条在发生剪切形变时，可以观察到样条局部的剪切屈服形变带，就是剪切带。剪切带的形成过程中可以消耗掉一部分外部作用于试样的能量，因此对试样样条的拉伸应力变大，即样条的拉伸强度变大。由于LDPE与PS是的互相不能相溶的体系，简单的熔融共混不能使它们完美混合。所以LDPE和PS的共混是分散混合的方式，可能形成了“海-岛结构”的两相体系。在LDPE
质量分数为20%时，LDPE的颗粒粒径小，表面张力小，拉伸时产生的剪切力小，形成的剪切带只能消耗少部分外界能量，因此共混物的拉伸强度小。相反，当LDPE质量分数为80%时，拉伸时形成的剪切带消耗了大部分外界能量，因此共混物的拉伸强度大。
3.1.2 LDPE质量分数的不同对PS/LDPE共混物断裂伸长率的影响
如表3-8所示LDPE质量分数分别为100%，80%，60%，40%，20%，0%的PS/LDPE共混物的断裂伸长率。
试样
LDPE的质量分数/% 断裂伸长率/%
1 100 563.3
2 80 37.5
3 60 7.3
4 40 44.0
5 20
33.9
6 0 40.9
图3-8 不同含量的共混物的断裂伸长率折线图
从图3-8中可以看出在LDPE质量分数为40%时共混物的断裂伸长率最大，为44.0%，相对于PS的断裂伸长率提高了7.6%。在LDPE质量分数为60%时共混物的断裂伸长率最小，为7.3%，比PS的断裂伸长率降低了82.2%。以上现象基本可以用塑料的银纹化过程来解释，银纹是塑料在受到应力作用时产生的，在银纹内部，聚合物颗粒受到拉伸后形成“细丝”和“空洞”，银纹的方向与外加拉伸应力的方向垂直。在样条发生银纹化时，银纹区域内的大分子产生很大的塑性形变，形成的“细丝”使外力作用于材料的能量的被消
耗掉，延缓试样的断裂。当银纹发展到一定程度后，发展成破坏性裂纹，导致材料破坏。根据银纹-剪切带理论，银纹和剪切带之间可以相互作用,即银纹尖端的应力场可以诱发剪切带的产生，而剪切带也可以阻止银纹的进一步发展。在LDPE质量分数为40%时，可能由于共混物基体内部结构的不均一性，造成应力集中，诱发大量银纹和剪切带，银纹和剪切带相互作用，银纹使“海-岛结构”两相体系共混物中的聚合物颗粒被无限拉长，而剪切带又控制银纹的发展，使银纹及时终止，不致于发展成破裂性裂纹，所以此时共混物断裂伸长率最大。在LDPE质量分数为60%时，可能造成应力集中，从而引发银纹，但由于产生的剪切带很少，银纹不能及时终止，很快发展成破裂性裂纹，导致试样断裂，因此共混物的断裂伸长率很小。单组份的LDPE由于结构不均一和缺陷，也可能是外部几何尺寸上的缺陷，造成应力集中，也能引发大量银纹和剪切带，而且LDPE本身性能就很韧。所以它的断裂伸长率很大，是共混物断裂伸长率最大时的12.8倍。
3.2不同含量的PS/LDPE共混物的冲击试验结果和讨论
如表3-9所示为试样1即LDPE质量分数为100%的PS/LDPE共混物的冲击强度。
表3-9 试样1的冲击强度
项目 吸收能量值/J 空耗值/J 冲击强度/KJ/m2
1 2.02
2 2.50
3 3.2
4 2.85 0.05 80.94
5 2.14
6 3.13
平均值 2.64
如表3-10所示为试样2即LDPE质量分数为80%的PS/LDPE共混物的冲击强度。
表3-10 试样2的冲击强度
项目 吸收能量值/J 空耗值/J 冲击强度/KJ/m2
1 0.34
2 0.20
3 0.20
4 0.37 0.05 6.88
5 0.33
6 0.19
平均值 0.27
如表3-11所示为试样3即LDPE质量分数为60%的PS/LDPE共混物的冲击强度。
表3-11 试样3的冲击强度
项目 吸收能量值/J 空耗值/J 冲击强度/KJ/m2
1 0.12
2 0.16
3 0.11
4 0.16 0.05 2.81
5 0.16
6 0.15
平均值 0.14
如表3-12所示为试样4即LDPE质量分数为40%的PS/LDPE共混物的冲击强度。
表3-12 试样4的冲击强度
项目 吸收能量值/J 空耗值/J 冲击强度/KJ/m2
1 0.29
2 0.15
3 0.22
4 0.23 0.05 5.63
5 0.28
6 0.25
平均值 0.23
如表3-13所示为试样5即LDPE质量分数为20%的PS/LDPE共混物的冲击强度。
表3-13 试样5的冲击强度
项目 吸收能量值/J 空耗值/J 冲击强度/KJ/m2
1 0.29
2 0.30
3 0.23
4 0.28 0.05 6.88
5 0.28
6 0.26
平均值 0.27
如表3-14所示为试样6即LDPE质量分数为0%的PS/LDPE共混物的冲击强度。
表3-14 试样6的冲击强度
项目 吸收能量值/J 空耗值/J 冲击强度/KJ/m2
1 0.31
2 0.31
3 0.28
4 0.33 0.05 8.13
5 0.32
6 0.30
平均值 0.31
如表3-15所示LDPE质量分数分别为100%，80%，60%，40%，20%，0%的PS/LDPE共混物的冲击强度。
表3-15 不同含量的PS/LDPE共混物的冲击强度
试样
LDPE的质量分数/% 冲击强度/KJ/m2
1 100 80.94
2 80 6.88
3 60 2.87
4 40 5.63
5 20 6.88
6 0 8.13
图3-9 不同含量的共混物的冲击强度折线图
从图3-9可以看出在LDPE质量分数为80%和20%时，共混物的冲击强度最大，为6.88KJ/m2，相对于PS的冲击强度降低了15.4%。在LDPE质量分数为60%时，共混物的冲击强度最小，为2.81KJ/m2，相对于PS的冲击强度降低了65.4%。可以看出在PS中加入了LDPE共混改性之后共混物的冲击强度都降低了，效果不是很理想。以上现象可能是由于界面空洞化引起的，所以可以用界面空洞化理论来解释。当试样样条受到摆锤冲击发生断裂时，可以看到样条冲击断口的两侧会明显出现发白的现象。该白化区域会随着样条裂口的扩大而发展扩大。在这个白化区域内存在着“空化空间”，这种空化空间可以以两相界面脱离的形式存在。银纹也会产生空洞，但银纹中的空洞产生于塑料基体内部，而“界面空洞”产生于样条基体的相界面之间。界面空洞化可以阻止基体内部裂纹的产生，同时使基体变形时所受的约束减小，使之易于发生强迫高弹性变，界面空洞化以及随之产生的强迫高弹形变吸收了大量能量，使样条的冲击强度提高。LDPE和PS的共混物属于“海-岛结构”的两相体系共混物，相界面主要存在聚合物颗粒和连续相之间。产生界面空洞化较少，只能吸收少部分外界能量，所以共混物的冲击强度相比于PS的冲击强度都降低了。
通过对共混物的拉伸力学实验和冲击力学实验分析后得出在PS中加入LDPE后，共混物的冲击强度没有得到提高，反而有所下降，但它的拉伸强度和断裂伸长率分别得到了提高。综合来看，在LDPE质量分数为60%时，共混物的性能最差，拉伸强度相对于PS下降了14.1%，断裂伸长率和冲击强度下降更多，分别只有PS的17.8%和34.6%。在LDPE质量分数为80%时，共混物的性能最好，拉伸强度达到最大，相对于PS的拉伸强度提高了4.5%，同时断裂伸长率和冲击强度也不低，分别达到了PS的91.7%和84.6%。其性能达到了实际应用的水平，有一定的实用价值。有望进行工业化生产。
本人诚挚地感谢徐州工程学院化学化工学院为我提供了良好的学习环境，感谢各位领导及各位老师在我整个四年的学习过程中的悉心教导，为我完成本次论文打下了坚实的基础。
对于我的导师石春玲老师，我更是深怀感激，从选题构思，开题报告、到初稿修改、完成定稿，石春玲老师花费了大量的时间和心血，在论文写作期间，石春玲老师总是不断地指导我，并对我写的论文进行了仔细的审阅和认真的修改，发现了很多问题，并提出了很多宝贵意见，使我在整个论文写作过程中不断受到启发，在对论文认识、研究的方法以及整体写作水平上都有很大的提高，在此向石春玲老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！
在我即将告别学习生涯之际，我还要感谢我的父母，在他们的关心、支持和鼓励下，我由一个天真幼稚的男生逐渐变得积极向上、稳重，并且独自走向社会。
感谢在论文完成过程中帮助我的同学和老师,也感谢论文中引用文献的原作者，非常感谢你们！
最后，对各位评审和答辩老师表示诚挚的谢意！
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