高密度聚乙烯(HDPE)作为应用最为广泛的可回收的热塑性材料之一,它具有价格低廉、 耐水性 好、 耐化学腐蚀等优良特性,但它也存在许多缺陷, 比如表面硬度低、阻隔性能差、紫外光下降解和与金属材料附着力差等,故增强其力学性能、抗紫外老化和表面附着力提升等方面的研究大有可为。
性能研究
姚有丽等人将高密度聚乙烯(HDPE)和多壁碳纳米管-纳米氧化锌(MWCNT-ZnO)放入哈克流变仪中进行熔融共混,得到不同质量分数的纳米复合材料MWCNT-ZnO/HDPE。通过力学性能测试、扫描电镜分析、差示扫描量热分析和阻隔性能测试对材料性能进行表征。结果表明,MWCNT-ZnO的质量分数达到 0.3%时,能将高密度聚乙烯的断裂伸长率、冲击强度和结晶度分别提高116%、1.85kJ/m2和11.81%,拉伸强度略有下降,熔融温度降低了0.9℃,同时,氧气和水分子透过速率明显降低。MWCNT-ZnO扮演了异相成核角色,加快了结晶,小颗粒也更加利于熔融;低添加量有利于阻隔性能提升,大量纳米材料会发生团聚使得复合材料各方面性能降低[1]。
申朋龙等人针对膨胀阻燃高密度聚乙烯(HDPE),试验研究了抗氧剂1010、光稳定剂WG-944及紫外线吸收剂UV-531分别对其老化性能的影响。通过对老化过程中试样的化学结构、力学性能、阻燃性能和热性能的试验分析,研究发现紫外老化会使得膨胀阻燃剂(IFR)向材料表面迁移,同时使得高密度聚乙烯基体发生降解和氧化。抗氧剂1010、光稳定剂WG-944及紫外线吸收剂UV-531的加入使老化28d的材料拉伸延伸率保留率从46.37％分别提升到了58.21％,77.93％和60.26％,极限氧指数(LOI)从24.7％分别提升到26.7％,26.3％,25.6％,其中抗氧剂1010、光稳定剂WG-944的加入使材料UL-94等级仍能够保持V-2等级,光稳定剂WG-944的加入使材料具有更高的热稳定性。结果表明,光稳定剂WG-944的添加对于提升膨胀阻燃高密度聚乙烯的抗紫外老化效果最好[2]。
张旭等人建立了高密度聚乙烯板壳结构的频散分析模型,研究不同导波传播方向下温度-应力耦合作用对模态波结构、频散曲线和相速度变化的影响,并通过试验进行模型准确性验证;分别引入温度和应力敏感因子表征不同频率下导波模态相速度对环境温度和应力的敏感程度。结果表明:在均匀温度变化下导波传播平面内的不均匀应力状态会改变Lamb波和SH导波的位移波结构分布,导致两者的频散曲线在原本交叉点处彼此排斥并偏离;导波模态的相速度变化与温度-应力耦合条件、频率和传播方向密切相关;相同应变下,温度变化对导波模态相速度的影响明显大于结构应力;SH0模态和中高频范围大于10kHz的Lamb-A0模态对温度变化和结构应力的敏感性均很弱,可以降低环境因素对导波信号的干扰,研究结果解释了不同环境温度和应力耦合作用对导波频散特性的影响规律[3]。
参考文献
[1] 姚有丽,吴胜,刘惺,等. 碳纳米管-氧化锌对高密度聚乙烯性能的影响[J]. 塑料工业,2023,51(8):59-64,72. DOI:10.3969/j.issn.1005-5770.2023.08.010.
[2] 申朋龙,倪爱清,王继辉,等. 膨胀阻燃高密度聚乙烯抗紫外老化改性[J]. 高分子材料科学与工程,2021,37(8):110-117. DOI:10.16865/j.cnki.1000-7555.2021.0222.
[3] 张旭,刘刚,陈雷,等. 温度-应力耦合作用下高密度聚乙烯板壳结构的导波频散特性[J]. 中国石油大学学报（自然科学版）,2025,49(4):161-170. DOI:10.3969/j.issn.1673-5005.2025.04.017.