随着我国建筑业和给排水工程的迅速发展，塑料管材的需求量迅速增加。PE100级管材专用聚乙烯（PE）作为第三代管材专用树脂，具有优异的熔体流动性、耐候性和长期稳定性，良好的抗快速裂纹延伸和抗慢速裂纹增长性能［1-3］。目前，主要为双峰高密度聚乙烯（HDPE），其相对分子质量呈双峰分布，低相对分子质量部分提供较好的加工性能，高相对分子质量部分提供较好的力学性能［4］。因此，开发了不同牌号且性能均能满足PE100级管材要求的专用树脂［如中国石油化工股份有限公司（简称中国石化）齐鲁分公司生产的DGDB2480H、中国石化上海石油化工股份有限公司生产的YGH041、中国石化北京燕山分公司生产的HDPE 7600M、中国石油天然气有限公司（简称中国石油）吉林石化分公司生产的JHMGC100S等］。

对于高分子材料而言，绝大多数的成型加工是在熔融状态下进行的，加工过程离不开熔体的流动与变形。熔融状态的PE在毛细管流动时存在临界剪切速率，低于该剪切速率时，挤出物表面平整、光滑；高出时，则会出现不稳定现象，挤出物表面会变得粗糙、不平整甚至会有不规则的破裂［5-7］。因此，流变特性能有效地反映材料的加工性能。

针对产品不稳定、加工性能差等问题，采用添加氟弹性体助剂的方式以提高产品的加工性能。本工作采用毛细管流变仪和熔体拉伸流变仪，对添加不同氟弹性体助剂后试样的剪切和拉伸流变行为进行研究。

伟翔恶狠狠地说：“林晓薇，是我影响你当讲师了，是我对不起你了，行了吧！我就当陈世美了，怎么着吧，过不下去咱们离吧，我不想当你的奴隶了！”

1 实验部分

1.1 主要原料

PE100级基础树脂GC100S，中国石油吉林石化分公司生产；氟弹性体5924，进口；氟弹性体ZZR30C，国产；抗氧剂1010，市售工业品。

1.11 统计学处理 应用 SPSS 19.0 软件进行统计学分析。呈正态分布的计量资料以 ±s 表示，多组间比较采用单因素方差分析，两组间比较采用LSD 法。检验水准（α）为 0.05。

1.2 仪器与设备

HAAKE 40型双螺杆挤出机，德国哈克公司生产；RT2000型毛细管流变仪，RT2000型熔体拉伸流变仪：均为德国Gotffert公司生产。

1.3 试样制备

从图1可以看出：试样的剪切黏度随剪切速率的增大而降低。这是因为剪切速率增大，分子链之间的缠结被解开。这种流体黏度的降低归因于“剪切稀化效应”，属于假塑性流变行为。低剪切速率时，表观剪切黏度由大到小依次为试样1、试样3、试样2。当剪切速率达到300 s-1时，3个试样剪切黏度的大小出现了变化。这是因为少量氟弹性体在混合体系中形成物理缠结点，这些缠结点的存在使试样2和试样3的表观黏度变大，而随着剪切速率的增大，这些缠结点发生解缠，3个试样的剪切黏度几乎相等。加入氟弹性体后，体系的表观黏度降低，使PE100级基础树脂的流动性得到改善。

 

表1 PE100级试样的组成Tab.1 Composition of PE100 samples g

  

试 样 GC100S 1010 5924 ZZR30C 1 1 000.0 4.5 2 1 000.0 4.5 0.2 3 1 000 .0 4.5 0.2

1.4 性能测试

所有的招聘点，都挤满人。他们青春洋溢，却也面色焦灼。阿东的同学说，挤在这里的。都是穷人家的小孩。阿东想，也是。但你又能怎么样？这原本就不是为我们准备的世界，而我们却偏想要在这世界混出模样，还不得拼上命？

2 结果与讨论

2.1 剪切流变性能

PE100级试样的基本成分配比见表1，经过高低温试验箱充分烘干，于85 ℃条件下干燥3～5 h，然后使用高速混合机将物料进行充分混合，再将其加入到双螺杆挤出机，熔融共混，挤出，造粒，将粒料于85 ℃条件下干燥5～6 h。挤出机工艺参数：挤出温度为190，210，230，230 ℃，螺杆转速为65 r/min。

师：课前请同学们推荐了2道有关直线与圆的试题，现在请你说说你所推荐的题，与其他同学分享，并请说出推荐理由．

  

图1 210 ℃时PE100级试样的剪切黏度随剪切速率变化曲线Fig.1 Shear viscosity as a function of shear rate of PE100 at 210 ℃

 

注： γ为剪切速率；η为剪切黏度。下同。

从图2可以看出：在剪切速率较小时，3个试样的剪切应力与剪切速率呈线性关系，流体服从牛顿黏性定律。由于各试样对剪切速率的敏感性不同，随着剪切速率增加，3个试样的熔体均偏离牛顿流体。在低剪切速率时出现了假塑性流动，使添加氟弹性体试样的剪切应力小于未添加的试样；但仅针对含氟弹性体的两个试样，进口5924的改性效果略好于国产ZZR30C。当剪切速率继续增大时，氟弹性体对PE100级基础树脂的作用处于次要地位，3个试样的剪切应力几乎相等。

2.2 拉伸流变性能

  

图2 210 ℃时PE100级试样的剪切应力随剪切速率变化曲线Fig.2 Shear stress as a function of shear rate of PE100 at 210 ℃

 

注： τ为剪切应力。下同。

在PE的加工过程中，除了存在剪切流动，还存在拉伸流动。在剪切流动中，流体内部的一个平面在另一个平面中滑动，而拉伸流动则不同，是流体中一个平面上的两个质点间的距离被拉长。根据引起拉伸流动的外力的不同，拉伸流动可以分为单向和双向。拉伸流变性能对于研究PE的加工同样具有不可忽视的意义。在拉伸流动的过程中，也存在着拉伸黏度。从图3可以看出：拉伸黏度不但与拉伸应变速率（“拉力”）有关，还和拉伸应力引起的分子链缠结作用以及分子链伸展取向中的流动阻力效应（“阻力”）有关。当“拉力”大于“阻力”时，材料的拉伸黏度降低，反之拉伸黏度升高。3个试样的熔体拉伸黏度都先升高后降低。开始阶段，拉伸黏度随着拉伸应变速率的升高而增大，试样的成型稳定性高。当拉伸速率达0.07 s-1后，“拉力”大于“阻力”，拉伸黏度开始降低，表现为剪切变稀，不利于产品的成型加工。在低剪切速率时，试样2和试样3的拉伸黏度大于试样1，说明两种氟弹性体助剂的改性效果均较好。从图3还可以看出：试样3的拉伸黏度较试样2的大，说明国产ZZR30C的效果好于进口5924。为了保证熔体加工时能够稳定成型，拉伸应变速率应控制在0.07 s-1以内。

  

图3 190 ℃时PE100级试样的拉伸黏度与拉伸应变速率关系曲线Fig.3 Elongation viscosity as a function of elongation strain rate of PE100 at 190 ℃

 

注： ε为拉伸应变速率；ζ为拉伸黏度。

[1] 张娜，李玉松，马国玉，等. PE100级管材专用树脂的性能［J］. 合成树脂及塑料，2013，30（6）：31-34.

  

图4 190 ℃条件下PE100级试样的熔体强度随拉伸速率比变化的曲线Fig. 4 Melt strength as a function of draw ratio of PE100 at 190 ℃

2.3 挤出胀大比

从图5还可以看出：添加了氟弹性体的试样2和试样3的挤出胀大比较试样1偏高一些，可能是由于添加了氟弹性体后，弹性形变变大或松弛时间变短造成的。与试样2相比，试样3的挤出胀大比稳定性较好，说明国产氟弹性体助剂ZZR30C的效果好于进口5924。

c）拉伸速率较低时，添加氟弹性体的试样具有较高的拉伸黏度，高黏度对聚合物的加工有利。在低拉伸速率比下，试样2和试样3的熔体强度大于试样1，说明两种氟弹性体助剂在拉伸流变中都具有一定的改善效果。

  

图5 210 ℃时PE100级试样的挤出胀大比随剪切速率变化曲线Fig.5 Die-swell ratio as a function of shear rate of PE100 at 210 ℃

挤出胀大行为是聚合物熔体经过口模挤出后挤出物直径会明显大于模口尺寸的一种现象，也是聚合物流体的一种特殊流动行为。其中，挤出物的外观及尺寸会直接影响制品（如管、板等）的质量、尺寸精度以及口模形状的设计。而挤出胀大现象与聚合物熔体的弹性行为有关。从图5可以看出：3个试样的挤出胀大比随着剪切速率的增加呈增大的趋势。原因是高剪切速率促进了熔体在入口处的流动，加剧了形变，缩短了形变在口模中的松弛时间，导致离模后挤出胀大比增大。

3 结论

a）两种氟弹性体助剂对PE100级基础树脂均具有良好的改性效果，使其流动性得到改善，可加工性增强。

b）剪切速率较小时，添加氟弹性体试样的流变性能优于未添加的试样，并且各流体均服从牛顿黏性定律；但随着剪切速率的增大，3个试样的剪切黏度及剪切应力无明显差别。

这种局部模仿的“样本段落”教材中比较多，有围绕中心句展开叙述的，有运用过渡句承上启下的，有从所见写到所感的等等，教者一定要精心选择具有明显特征且有价值的精彩片段，让学生在学别人的文章时，学会说自己的话。

4 参考文献

高分子材料在拉伸时，要求材料本身具备一定的熔体强度。从图4可以看出：随着拉伸速率比的提高，试样的熔体强度开始呈比例上升，随后上升速率下降，最后趋于稳定并在一定的拉伸速率比下断裂。对比3个试样发现：低拉伸速率比下，两种氟弹性体助剂具有一定的改善效果，即试样2和试样3的熔体强度大于试样1。当拉伸速率比一直增加时，趋势发生了变化，试样2和试样3的熔体强度低于试样1；但试样3的熔体强度仍然大于试样2，说明国产ZZR30C的效果好于进口5924的改性效果。

剪切流变性能测试：温度210 ℃，长径比（模具孔道长度和直径的比值）为30∶1。拉伸流变测试：测试温度190 ℃，毛细管直径为2 mm，长径比为20∶2，熔体挤出速度为11.3 mm/s，夹辊线性加速度为6 mm/s2，拉伸距离为110 mm，夹辊间距为0.3 mm。

[2] 李连鹏，金春子，周志宇，等. PE100级管材树脂结构和性能研究［J］. 弹性体， 2012，22（4）：57-60.

[3] 黄强，张凤波，娄立娟，等. PE100级管材专用树脂的组成与流变性能［J］. 合成树脂及塑料，2015，32（4）：73-76.

[4] 王浩水，王文清. PE100级管材专用树脂性能研究［J］. 合成树脂及塑料，2006，23（4）：24-26．

[5] 陈晓媛，王港，黄锐．毛细管中聚合物熔体不稳定流动的研究进展［J］.工程塑料应用，2003，31（3）：58-62．

[6] Wong A C Y，Cheung V H K. Elongational strength of polyethylene melt ［J］. J Mater Process Technol，1997，67（6）：117-120.

在经营效果方面，采用新的评价方法有助于学生深入理解经营过程中的决策方法与技巧，对提升经营效果有明显的作用，见图3。

[7] 闰明涛，高俊刚，李志庭，等. MPE/LLDPE/LDPE共混熔体的流变学［J］. 高分子材料科学与工程，2003，19（1）：175-178.