0 前言

高密度聚乙烯(HDPE)以质轻、价廉、无味、无毒、优异的耐湿性、优异的耐热性、低温韧性、化学稳定性和易成型加工等特点，因此被广泛用于注塑制品、吹塑制品、管材制品、板材制品、电线电缆、薄膜类制品等应用领域.然而，在一些应用领域中由于HDPE制品在一些情况下存在韧性低、硬度低、环境应力开裂能差等缺点，必须对其进行增韧改性，才能达到使用目标的性能要求.

目前国内外学者对HDPE增韧改性做了大量的研究 [1]，本课题中使用聚烯烃弹性体（POE）直接与HDPE共混增韧HDPE.聚烯烃弹性体POE[2]是由美国DOW公司通过乙烯、辛烯的原位聚合技术生产的一种饱和的乙烯-辛烯共聚物.这种技术产生的POE具有非常窄的相对分子质量分布和一定的结晶度.其结构中结晶的乙烯链节作为物理交联点承受载荷，非晶态的乙烯和辛烯长链贡献弹性，因此能赋予基体树脂更优异的柔韧性，对基体树脂的冲击性能的提高十分有利；并且POE和HDPE的表观剪切黏度对剪切速率或温度的依赖性比较接近,容易得到更小的分散相粒径和较窄的粒径分布,因而POE在HDPE基体中具有较好的相容性和分散性,其增韧效果也比较好[3].胡友勤[4]等研究了POE与HDPE共混物的力学性能和热性能，热分析结果表明HDPE和POE有一定的相互作用；共混物的拉伸强度和断裂伸长率也得到了提高；当POE质量分数不小于5%时，材料在室温下超韧.此外POE分子链中没有双键，具有更高的稳定性，因此无论采用挤出工艺或直接采用注射成型都很方便.因此直接将POE与HDPE共混改性是可行的.

无机化学是一门以实验为入手和学习的一门课程，在理论课后要用实验去巩固所学习的知识，在做实验的过程中，需要向学生灌输认真细致的实验态度，追求实事求是的结果。实验可以检验课本所教授的知识，同时可以强化理论的学习，巩固理论知识。

然而使用POE增韧HDPE时，欲呈现高的冲击强度，必须增加弹性体的含量[5]，但是POE的成本相对比较高，利用POE改性HDPE将使共混材料的成本远高于HDPE,影响了产品的经济效益.如何减少聚烯烃弹性体POE的用量来降低成本而又不影响到增韧效果，这是通用塑料/POE共混体系研究开发的热点与方向.茂金属聚乙烯(mPE)[6]是近年来迅速发展的一类新型高分子材料,它具有相对分子质量高且分布窄、支链短、密度低、纯度高、高拉伸强度、高透明性、高冲击性、耐穿刺性好、热封温度低等独特特性，主要应用于薄膜类产品.mPE树脂与其他树脂和助剂具有较好的相容性、配方设计自由度高[7]，相对于POE而言mPE的价格相对便宜.王港等[8]对3种mPE和HDPE进行共混研究.结果表明：mPE的加入大大提高了HDPE的冲击性能,加入30%时,无论在-30℃和常温下都不能冲断.因此直接将mPE与HDPE共混改性也是可行的.

为了开发出综合性能优异，同时经济效益高的共混材料，本课题研究决定同时使用POE和mPE对HDPE进行共混改性.论文通过测量共混材料的简支梁缺口冲击强度和熔体质量流动速率(MFR)来对共混材料进行表征.

计算节点CPU支持AVX-512指令集，大幅度提升了处理器的浮点运算能力，GPU节点采用最新的NVIDIA Tesla V100型号GPU，并采用NVLink方式连接，单卡GPU双精度浮点运算速度理论值可达7.8TFLOPS。计算网络采用omni-path架构，安装有intel、gcc等编译器，作业管理采用slurm调度系统，集群管理采用计算中心自主开发的集群监控管理套件。

1 实验部分

1.1 主要原料

评价反馈是课堂教学的重要组成部分。正确的评价可以使学生了解自己的学习情况，增强学习动机。同时，评价能正确反映教学质量，教师能及时根据反馈调整教学策略。我们应采用形成性评价和总结性评价相结合的方法，强调过程和结果，使学习过程和学习结果的评价达到和谐统一。

聚烯烃弹性体POE，8540，美国陶氏化学公司，MFR:1.0g/10min；

聚烯烃弹性体POE，9071，美国埃克森美孚化工有限公司,MFR:0.5g/10min；

聚烯烃弹性体POE，3980FL，美国埃克森美孚化工有限公司,MFR:3.6g/10min；

将注射混合后的样条破碎后，根据GB/T3682- 2000[16]测定材料的熔体质量流动速率.测试条件：试验温度为190℃,标称负荷为2.16 kg.每个配方测试时都切取5段挤出物切料段，将取平均值作为该配方材料的熔体质量流动速率.

高密度聚乙烯HDPE，8010，台湾塑胶工业股份有限公司；

高密度聚乙烯HDPE，HD5502XA，中国石油天然气股份有限公司独山子石化分公司.

高密度聚乙烯HDPE，DMDA8008，中国石油天然气股份有限公司抚顺石化分公司；

1.2 主要生产设备及检测仪器

高速混合机，HMT500，苏州科晟机械设备有限公司；

式中:⊗表示向量之间的哈达玛积,σ(·)表示sigmoid函数:σ(x)=1/(1+e-x),W**表示任意两个单元之间的权值矩阵,b*表示某一单元的偏置。

复合冲击试验机，XJ-50D型，承德建德检测仪器有限公司.

塑料破碎机，PC180，中国南京聚力化工机械有限公司；

电子游标卡尺，广州市精量测控仪器工具有限公司；

电子天平，JJ600型，常熟市双杰测试仪器厂；

电子天平，BS224S，北京多利斯仪器系统有限公司；

熔融指数仪，KTZ400，苏州科晟机械设备有限公司；

聚烯烃弹性体POE，DF810，日本三井化学，MFR:1.2g/10min；

城市用地的多少受多种因素综合影响．其中，人口因素影响着城市用地扩展的数量，经济发展水平制约着城市发展的速度，交通因素奠定了城市发展的格局，而政策因素则是德州城市发展的决定性因素．

1.3 试样制备

按照实验设计的配方称取各种原料，在高速混合机中混合后，使用注塑机将制得的粒料注塑成标准冲击样条.标准冲击样条注塑成型工艺条件：注塑温度一段至三段温度分别为195℃、185℃、175℃；注塑压力一区至三区压力分别为 70、45、0 MPa；保压压力 22 MPa；保压时间2.00 s；后冷却时间40.00 s.

1.4 性能测试

1.4.1 材料冲击强度的测试

使用注塑机制备长、宽和厚度尺寸分别为80mm、10mm和4mm的A型缺口标准冲击样条，参照GB/T 1043.1-2008[15]测量材料的简支梁缺口冲击强度.每个配方测试10个样条，取平均值作为该配方材料的简支梁缺口冲击强度.

1.4.2 材料熔融指数的测试

茂金属聚乙烯mPE，1018LA，美国埃克森美孚化工有限公司,MFR:1.0g/10min；

2 结果与讨论

2.1 HDPE树脂的选择

我国高密度聚乙烯的牌号有很多，在性能上也存在许多差异.测量不同牌号的HDPE的性能，实验结果如表1所示.根据表1的实验结果可知,当HDPE的MFR是下降的同时，HDPE的简支梁缺口冲击强度却是提高了.这是因为HDPE材料的MFR较小时，材料的分子量则较大,分子链之间的缠结程度变大,而缠结程度大的HDPE材料的分子链弹性较高,吸收冲击能量的能力较强,其表现就是HDPE材料的简支梁缺口冲击强度提高.在这三种牌号的HDPE中，HD5502XA和8001的简支梁缺口冲击强度都比较高，而DMDA8008的简支梁缺口冲击强度最小.所以选择牌号为DMDA8008的HDPE为本实验研究的基体树脂.

表1 不同牌号的高密度聚乙烯的性能

重均分子量Mw HDPE DMDA8008 5.2 7.6 60000 HDPE HD5502XA 63 0.32 330000 HDPE 8010 29 0.98 250000试样牌号 简支梁缺口冲击强度KJ/m2熔体质量流动速率MFR(190℃，2.16kg)g/10min

2.2 聚烯烃弹性体的筛选

3980FL、8540、9071、DF810四种不同牌号的聚烯烃弹性体15份对高密度聚乙烯的性能的影响结果见表2，从表2可知,相同实验条件下，不同的聚烯烃弹性体的增韧效果不同，不同的聚烯烃弹性体均使HDPE的MFR降低.在这四种聚烯烃弹性体中，DF810的增韧效果最好，但其使HDPE的MFR降低程度最大；3980FL的没有增韧效果，反而使高密度聚乙烯的简支梁缺口冲击强度下降，但是其降低了高密度聚乙烯的MFR程度较小；而其他两种聚烯烃弹性体对HDPE的增韧效果都比DF810的效果差.所以选择DF810作为本实验研究的增韧材料.

表2和表3试验结果表明，采用浮选金精矿铅硫分离—硫精矿再磨浸出工艺，可获得合格的铅精矿，铅回收率80.16%，铅精矿中含金、银分别为385、874 g/t，回收率分别是45.43%、36.17%，可随铅精矿计价销售，经氰化浸出后金、银总回收率为91.32%、86.72%。该方案在现有工艺上较易改造，但大约50%的金、银需采用计价销售，势必降低产值。该方案在技术上可行。

表2 不同牌号的聚烯烃弹性体对高密度聚乙烯性能的影响

试样组成 简支梁缺口冲击强度（KJ/m2）熔体质量流动速率MFR(190℃，2.16kg)（g/10min）纯HDPE 5.2 8.0 15份3980FL+100份HDPE 4.8 7.5 15份8540+100份HDPE 11 5.6 15份9071+100份HDPE 18 5.2 15份DF810+100份HDPE 24 4.9

2.3 POE含量对POE/HDPE共混材料的影响

测试含有不同含量的POE的POE/HDPE共混材料的简支梁缺口冲击强度和熔体质量流动速率，以探讨POE含量对HDPE的性能的影响.实验结果如图1所示.

如果诺亚方舟是对亚述文明继承性的叙述，而“巴别塔”(第四个故事)则是对巴比伦和亚述文明弑父性的叙事。在《创世纪》中描写的语言的故事“巴别塔”是这样说的：

为了防止水稻在建设过程中出现塌陷，在隧道开掘中要及时做好支护工作，严格施工标准。CRD法大断面浅埋偏压隧道初期支护一般采用格栅钢架、钢筋网、φ22砂浆锚杆及湿喷混凝土，控制围岩变形。

从图1中的数据可知，POE加入使POE/HDPE共混材料的简支梁缺口冲击强度不断增加，最后趋于稳定.当POE含量增加到10份后，POE/HDPE共混材料的简支梁缺口冲击强度迅速增加；当POE含量增加25份后，POE/HDPE共混材料的简支梁缺口冲击强度的增加趋势开始缓慢；当POE含量增加到45份后，POE/HDPE共混材料的简支梁缺口冲击强度已经趋于稳定了.当POE含量为45份时，POE/HDPE共混材料的简支梁缺口冲击强度为67KJ/m2，相对于纯HDPE提高了1188%.

图1 POE(DF810)含量对POE/HDPE共混材料性能的影响

随着POE含量的增加，POE/HDPE共混材料的MFR整体呈现下降的趋势.当POE含量增加到35份后，POE/HDPE共混材料的MFR下降趋势变平缓；但当POE含量增加55份后，POE/HDPE共混材料的熔体质量流动速率又开始迅速下降.随POE含量的增加，POE/HDPE共混材料的MFR降低，是因为POE本身的熔体流动速率较低，同时POE的加入使POE/HDPE共混材料的内摩擦变大，从而使POE/HDPE共混材料的流动性变差了.

立式注塑机，MH-35T型，东莞市铭辉塑胶机械有限公司；

2.4 mPE含量对mPE/HDPE共混材料性能的影响

测试含有不同mPE含量的mPE/HDPE共混材料的简支梁缺口冲击强度和熔体质量流动速率，以探讨mPE含量对HDPE的性能的影响.实验结果如图2所示.

图2 mPE含量对mPE/HDPE共混材料性能的影响

从图3-2可知，随着mPE含量的增加，mPE/HDPE共混材料的简支梁缺口冲击强度呈现不断增大趋势.当mPE含量的增加到60份以后mPE/HDPE共混材料的简支梁缺口冲击强度的增大幅度发生较大突跃.但是mPE含量增加到90份时，mPE/HDPE共混材料的简支梁缺口冲击强度仅为33KJ/m2；从图3-1可知，如果使用POE来增韧HDPE时，当加入20份POE的时候，POE/HDPE共混材料的简支梁缺口冲击强度已经增加到35KJ/m2 .显然mPE的加入虽然能对HDPE起到很好的增韧作用，但是mPE的增韧效果不如POE.

酒堡背倚山峦，在城堡墙头仰望，一片平缓的山坡开阔地延绵到高处密不透风的山林。庄主打开一本蓝图，描述了规划中楚樽阁景象。山坡上将建成空中酒阁，与酒堡互为犄角，由藏酒而品酒。以酒宴为主题，构思礼仪、服饰、音乐、舞蹈，尽显先秦年代楚国风格的酒文化文章。届时，登临楚樽阁沐浴更衣，焚香执礼。品一樽美酒时，佐酒的是古琴楚乐，《楚辞·九歌》。

随着mPE含量的增加，mPE/HDPE共混材料的MFR呈不断下降趋势.刚开始下降幅度比较大，但当mPE含量的增加到20份后mPE/HDPE共混材料的MFR开始以平稳趋势缓慢下降.这可能是因为mPE的分子量大，分子量分布窄，分子内短支链数多，容易与HDPE中的无规长支链缠结，因此两种材料的分子间相互作用力大，所以mPE/HDPE共混材料的MFR不断下降.

2.5 mPE/POE混合复配增韧HDPE（正交试验）

因为当POE为45份(67 KJ/m2)时，POE的增韧效果已经达到稳定了.考虑到生产成本因素，以POE为45份为参考基准，使用mPE/POE混合复配增韧HDPE，看能否达到基准的增加韧水平，同时又降低生产成本.实验结果如表3所示.

表3 复配正交试验结果

熔体质量流动速率MFR(190℃，2.16kg)g/10min水平1 1（10份） 1（20份） 1（100份） 54 5.5 2 1（10份） 2（25份） 2（100份） 60 5.4 3 1（10份） 3（30份） 3（100份） 64 5.3 4 2（15份） 1（20份） 2（100份） 55 4.5 5 2（15份） 2（25份） 3（100份） 64 4.5 6 2（15份） 3（30份） 1（100份） 67 4.6 7 3（20份） 1（20份） 3（100份） 55 4.5 8 3（20份） 2（25份） 1（100份） 64 4.5 9 3（20份） 3（30份） 2（100份） 67 4.3Ⅰ178 164 185Ⅱ186 188 182Ⅲ186 198 183 K1 59.33 54.67 61.67 K2 62.00 62.67 60.67 K3 62.00 66.00 61.00 R 2.67 11.33 0.67实 验号因子 主要参考实验结果 辅助参考实验数据mPE（质量份数）POE（质量份数）HDPE（质量份数）简支梁缺口冲击强度KJ/m2

根据正交试验[11]结果，并结合成本因素，最佳配方为：A2B3C1，即mPE15份、POE30份、HDPE100份.且POE对混合体增韧贡献最大.该配方的简支梁缺口冲击强度为67 KJ/m2与纯POE改性的增韧效果一样，且熔体流速MFR为4.6满足加工要求.

从表3中的数据可知，mPE和POE之间具有协同效应，协同增韧效果明显优于POE或mPE单独对HDPE的增韧，且POE对混合体系的增韧“贡献”最大，这可能是由于mPE具有一定的结晶度,在产生剪切屈服和引发银纹的能力比聚烯烃弹性体POE差,因此它在增韧效果上没有POE显著.通过银纹化-剪切屈服理论来解释它们的增韧机理：在刚性的连续相HDPE基体树脂中分散一定的微细弹性体，在外来冲击力作用下基体会产生剪切屈服，弹性体则可引发大量银纹和剪切带，同时弹性体可控制银纹的发展并使银纹及时终止而不致发展成破坏性裂纹，由于产生的银纹和剪切带都能消耗大量的能量，所以它们能显著提高材料的冲击强度，即提高韧性.配方6的共混材料的简支梁缺口冲击强度为67KJ/m2，相对纯HDPE，其简支梁缺口冲击强度提高了1269%.

目前，常用的沙门氏菌检测方法有传统方法如国家标准、AOAC等，以免疫学为基础的检测方法如酶联免疫法（ELISA）等，以分子生物学为基础的检测方法如聚合酶链式反应（PCR） 等[6]。传统方法培养时间较长，一般需要3～4 d检测时间[7]。ELISA方法从样品的制备到检测结束大概要40～48 h才能完成，且由于使用的多价血清存在不同程度的交叉反应，容易产生假阳性[8]。PCR方法需要昂贵的PCR仪器和繁琐的电泳，故不宜普遍推广。因此，亟需开发一种快速检测食品中沙门氏菌的检测方法，对于保障我国食品安全具有重要意义。

3 结论

（1）在相同实验条件下，POE和mPE加入均使共混材料的简支梁缺口冲击强度相对于纯HDPE有所提高,但1018LA的增韧效果不如POE，DF810的增韧效果最好；同时它们均使共混材料的MFR相对于纯HDPE有所下降；当DF810含量为45份时，POE/HDPE共混材料的简支梁缺口冲击强度为67KJ/m2，相对于纯HDPE提高了1188%；当1018LA含量增加到90份时，mPE/HDPE共混材料的简支梁缺口冲击强度为33KJ/m2，而DF810只需要20份，就能使POE/HDPE共混材料的简支梁缺口冲击强度提高到35KJ/m2；

（2）mPE和POE之间具有协同效应，协同增韧效果明显优于POE或mPE单独对HDPE的增韧；当共混材料的mPE∶POE∶HDPE质量份数比为15∶30∶100时，共混材料的简支梁缺口冲击强度为66KJ/m2，相对纯HDPE，其简支梁缺口冲击强度提高了1269%，成本相对较低.

参考文献：

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