1。介绍
普通导爆管具有良好的点火特性。整个爆破网络可以由电火花引起的,它避免了电网的要求启动电流(
1 ,
2 ]。导爆管起爆方法的观察下高速摄像机(
3 ,
4 ),爆破网络的设计和连接方法被广泛研究和应用
5 - - - - - -
8 ]。普通塑料导爆管的源材料低密度聚乙烯(LDPE),具有良好韧性的特点,容易加工,和广泛的应用范围
9 - - - - - -
13 ]。随着民用炸药行业的发展,现有的普通导爆管的使用是有限的,和新需求对导爆管的强度和耐热性。
几十年来,人们对导爆管的研究都集中在研究高强度、高精度和支持雷管。研究的核心是延期导爆管的准确性(
14 - - - - - -
16 ]。也有研究的变色导爆管探索变色性能的元素如铝和氯的导爆管(
17 ,
18 ]。这些研究的目的是为了提高导爆管的强度和耐热性,提高导爆管的使用范围。针对这一点,本文打算利用导爆管的基本材料研究探索的混合改性低密度聚乙烯,准备一个低成本高强度低密度聚乙烯导爆管,并改善了使用塑料导爆管的范围。
硫酸钙胡须(世界基督教联合会)是人工水晶,这是通常用于修改复合材料的强度(
19 - - - - - -
23 ]。例如,在力学性能的研究CW-enhanced修改,修改后的世界基督教联合会拥有强大的界面结合PVC矩阵(
22 ),世界基督教联合会可以有效改善材料的热稳定性(
23 ]。马来酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)是一种增容剂常用于增加注入系统的兼容性,提高矩阵的物理和化学性质(
24 - - - - - -
28 ]。例如,PE-g-MAH不仅提高了LDPE / ESP复合材料的热稳定性,而且还改善了界面结合(
26 ]。添加PE-g-MAH也提高抗拉强度和杨氏模量的LDPE / NR /码头复合材料(
27 ]。然而,很少有报道LDPE /世界基督教联合会/ PE-g-MAH的混合。本文基于CSW-enhanced强度低密度聚乙烯,力量又增加了通过添加增容剂PE-g-MAH。通过观察横截面形态和融化LDPE /世界基督教联合会/ PE-g-MAH复合材料的结晶性能和分析热重损失,计算和比较了表观活化能基辛格(
29日 )和卡拉斯科et al。
30. ,
31日 为获得),提供了一个参考材料具有高强度和良好的耐热性。
2。实验
2.1。原材料
低密度聚乙烯(1 i2a-1,中国石油化工有限公司,有限公司北京燕山分公司、中国)是一个小球的密度0.92克/厘米3 和熔体流动速率(MFR)的2.0克/ 10分钟。世界基督教联合会粉(白色,唐兄弟科技有限公司,武汉,中国)密度为2.69克/厘米3 和用来生产出长度直径比为30至70,这是一种晶体的硫酸钙半水化合物0.5 CaSO4·h2 o .硅烷偶联剂KH550、南京曙光化工有限公司,有限公司,分析纯。马来酸酐PE-g-MAH(美国制造(Dow)是一种颗粒的熔体流动速率(MFR) 2.5克/ 10分钟,密度0.95克/厘米3 。试剂,如无水乙醇、硅油和液体石蜡的分析品位和商用。
2.2。准备样品
根据文献[
32 ),为了提高界面世界基督教联合会之间的兼容性和低密度聚乙烯,日间的表面改性与KH550。
适量的低密度聚乙烯,日间,PE-g-MAH称重和真空下干燥24小时60°C。高速混合机(SHR-10A、张家港建国机械有限公司)是用于预拌根据比例见表
1 并受到通过双螺杆挤出机熔融挤出(SHJ-20、南京Jaya有限公司),和水冷造粒,我∼VI温度区域的温度是185°C, 190°C, 195°C, 190°C, 195°C, 185°C,冷却水温度是17°C。新材料再次vacuum-dried 60°C 24 h,然后注射成型(170 - 200°C)在一个垂直的一条注塑机(英尺- 200、丰铁机械有限公司,苏州、中国)(GB / T 1040.2 - -2006, 1 a),标准哑铃类型。
表1
质量分数比LDPE /世界基督教联合会/ PE-g-MAH复合材料。
样本
低密度聚乙烯(%)
世界基督教联合会(%)
PE-g-MAH (%)
100/0/0
One hundred.
- - - - - -
- - - - - -
85/15/0
85年
15
- - - - - -
84/15/1
84年
15
1
82/15/3
82年
15
3
80/15/5
80年
15
5
78/15/7
78年
15
7
76/15/9
76年
15
9
2.3。测量
2.3.1。机械测试
每个样品测定单轴拉伸试验之前。跨长度测试标准哑铃类型的测试是62毫米,长度80毫米,宽度10毫米,厚度是4毫米。进行了单轴拉伸试验根据中国标准GB / T 1040.1 - -2006万能电子试验机(WDW-50、深圳Kaiqiangli有限公司,中国)50毫米/分钟的速度。标距长度(1型)的哑铃状试样是50毫米,和冲击试验进行TCL-25J冲击试验机(Tanhor有限公司、吉林、中国)。冲击试验结果直接给每个样本的冲击能量。弹性模量,断裂伸长率,拉伸强度,和其他的样本值通过一个辅助计算机,和strain-stress曲线综合得到拉伸韧性。所有测试结果都从平均5套样品和在室温下进行。
2.3.2。扫描电子显微镜(SEM)
与更高质量的选择样本,样本被转移到一个包含液氮桶用一根木棍和冷冻20分钟。样品取出,脆性断裂的治疗方法是使用脆性切割机,样本收集,部分不应该感动,和4
∗
4毫米小块的部分。脆性断裂部分受到了非盟喷雾治疗,然后是横断面形态是由场发射扫描电子显微镜观察(FESEM地产7600 f, JEOL有限公司、日本)。
2.3.3。差示扫描量热计(DSC)
非等温熔化和冷却曲线获得的样本,使用差示扫描量热计(DSC、Q200 TA,美国)。DSC的温度上升和下降速率是10°C /分钟,反应是一个N下进行2 大气浓度的60毫升/分钟。温度从室温到180°C 10分钟,然后降至室温。
2.3.4。热重分析(TGA)
质量损失和质量损失率曲线得到使用热重分析仪(TGA、Q500助教,美国)和温度从室温到700°C。样品的数量在氧化铝坩埚大约15毫克,N2 气氛60毫升/分钟的流量和温度的速度提高10°C /分钟。
3所示。结果和分析
3.1。机械性能
低密度聚乙烯/世界基督教联合会/ PE-g-MAH复合材料的应力-应变曲线如图所示
1 和其他力学性能如表所示
2 。的抗拉强度、弹性模量和断裂伸长率的材料对应的强度,刚度和韧性
33 - - - - - -
35 ]。图
1 表明,添加日间召开之后,强度和刚度的提高。添加PE-g-MAH之后,强度和刚度增加,但随着PE-g-MAH质量分数的增加,抗拉强度的增加,复合材料的弹性模量更少。世界基督教联合会表明,矩阵的引入断裂失效模式的低密度聚乙烯改变,和重新引入PE-g-MAH LDPE /世界基督教联合会接口的兼容阶段增加和加强85/15/0的断裂失效模式。拉伸韧性计算的方法(
36 )如表所示
2 和明显的韧性降低。添加PE-g-MAH增加的抗拉强度和杨氏模量低密度聚乙烯/ NR /码头复合材料,和断裂伸长率的趋势是一致的
27 ]。
图1
低密度聚乙烯/世界基督教联合会/ PE-g-MAH复合材料的应力-应变曲线。
表2
LDPE /世界基督教联合会/ PE-g-MAH复合材料的力学性能。
样本
抗拉强度(MPa)
弹性模量(MPa)
断裂伸长率(%)
拉伸韧性(MJ / m3 )
100/0/0
12.01
103.57
203.04
22.64
85/15/0
12.92
158.98
167.53
22.24
84/15/1
14.41
182.21
150.92
21.64
82/15/3
14.43
191.20
152.30
21.25
80/15/5
14.28
180.55
158.83
21.09
78/15/7
14.61
200.14
149.84
20.46
76/15/9
14.79
199.62
175.20
21.54
LDPE /世界基督教联合会/ PE-g-MAH复合材料的刚度增加了75.93%∼93.79%,也就是说,抵抗弹性变形是有效增强,确保导爆管不受人工压力导致粉脱落和收集。添加15%世界基督教联合会LDPE之后,85/15/0强度增加了7.58% (0.91 MPa),外加PE-g-MAH质量分数为1%,3%,5%,7%,和9%,强度增加了18.90%∼23.14% (2.27∼2.78 MPa)和强度显著增加。不难发现,通过添加只有1% PE-g-MAH, 84/15/1强度可以增加了19.98% (2.4 MPa),导爆管的制备,材料的耐热性和生产成本,还应考虑但PE-g-MAH的添加量不应超过5%。
3.2。微观结构
图
2 显示了扫描电镜图像的影响的LDPE /世界基督教联合会/ PE-g-MAH液氮的低温脆性断裂后复合材料。可以看出明显的胡须和毛孔离开后的超然世界基督教联合会或PE-g-MAH均匀分布在样品的横截面,并没有明显的集聚。在高倍镜下,85/15/0复合材料和84/15/1 80/15/5复合材料横截面有明显差异。世界基督教联合会和LDPE基体之间的界面非常紧,和接触线表面覆盖着一层树脂坚持,和周围的毛孔分布表现出明显的违规行为。图
2 (b) 表明,材料的断裂过程是不完全的矩阵,有大面积的接触线接口,并证明打破世界基督教联合会和LDPE的离解世界基督教联合会之间的接口和LDPE除了矩阵的眼泪;它符合85/15/0强度的提高力学性能,如表所示
2 。PE-g-MAH增加1%,如图表(d)增容剂的存在PE-g-MAH,将减少暴露在截面须接口。结合强度和刚度84/15/1图的性质
1 和表
2 此时离解疲软,矩阵撕裂是复合的主要失效模式;它是一致的结论:PE-g-MAH可以改变复合材料的界面结合性能(
26 ]。如图
2 (f) 的胡须80/15/5部分紧密覆盖的LDPE树脂黏剂、离解和断裂过程实质上没有接口,这是完全的矩阵眼泪。最主要的原因是,除了表面的有机功能化世界基督教联合会的界面偶联剂,具有良好的界面相容性与LDPE矩阵,同时也得益于PE-g-MAH compatibilization,这使得世界基督教联合会之间的接口的兼容性和LDPE完成,这是非常有利于提高复合材料的力学性能。
图2
微观结构的低密度聚乙烯/世界基督教联合会/ PE-g-MAH复合材料:(一)∼85/15/0 (b), (c)∼84/15/1 (d)和(e)∼80/15/5 (f)。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
3.3。融化和结晶
通过力学性能的表征和截面形态、LDPE /世界基督教联合会/ PE-g-MAH比组件的强度得到改善。然而,作为一种重要的材料导爆管墙,耐热性也是一个重要的标准除了实力之外,这也是一个重要的标准。图
3 显示了DSC加热曲线的低密度聚乙烯/世界基督教联合会/ PE-g-MAH复合材料。根据melt-crystallization焓(Δ
H 米 23.75 J / g),低密度聚乙烯完全结晶(
36 ),结晶度(
X c )的复合材料和熔化温度峰值温度(
T 米 LDPE)可以计算如表所示
3 。的
T 米 85/15/0有所下降,在此基础上,84/15/1和80/15/5已经改善,但是
T 米 范围的样品是113.06∼113.88°C,和波动幅度很小。它表明,引入世界基督教联合会或PE-g-MAH几乎没有影响
T 米 低密度聚乙烯/世界基督教联合会/ PE-g-MAH复合材料。
图3
DSC加热曲线的低密度聚乙烯/世界基督教联合会/ PE-g-MAH复合材料。
表3
低密度聚乙烯的熔融和结晶参数的DSC曲线/世界基督教联合会/ PE-g-MAH复合材料。
样品
T c (°C)
T 米 (°C)
Δ
H 米 (J / g)
X c (%)
100/0/0
99.66
113.68
15.65
3.89
85/15/0
99.06
113.06
13.52
5.95
84/15/1
100.02
113.27
13.64
6.01
80/15/5
99.56
113.88
14.16
6.24
Δ
H 米 是纠正的百分比LDPE复合材料的阶段。
图
4 显示了DSC冷却曲线的低密度聚乙烯/世界基督教联合会/ PE-g-MAH复合材料,和结晶峰温度(
T c )如表所示
3 。的温度
T c 在99.06和100.2°C之间,波动幅度也小,影响不大。结晶度的趋势是一致的
T 米 。结合可能是PE-g-MAH阻碍世界基督教联合会的阻塞效应低密度聚乙烯的结晶,和整体结晶度低密度聚乙烯/世界基督教联合会/ PE-g-MAH增加。一般来说,融化和LDPE /世界基督教联合会/ PE-g-MAH复合材料的结晶性能,日间或对LDPE PE-g-MAH几乎没有影响。然而,没有任何限制低密度聚乙烯的熔融和结晶性质。
图4
DSC LDPE /世界基督教联合会/ PE-g-MAH复合材料的冷却曲线。
3.4。热分解特性
图
5 显示的TG曲线LDPE /世界基督教联合会/ PE-g-MAH复合,减肥和初始温度(
T o )(5%体重的TG)、600°C减肥剩余质量分数(
W 600年 ),最终减肥残余(Char(%))如表所示
4 。世界基督教联合会或者PE-g-MAH恒重体重在600°C和更高,因为卡索4 h·0.52 O在世界基督教联合会分解卡索4 在高温度。此外,
T o 85/15/0是降低0.67°C对100/0/0因为H2 分子阿卡索4 h·0.52 O在日间分解在低温地区。
T o 分别85/15/0和80/15/5移动8.16°C和13.81°C的高温区域。这是因为减肥日间温度或PE-g-MAH高于低密度聚乙烯,而提高LDPE /世界基督教联合会/ PE-g-MAH复合耐热性。
图5
TG曲线LDPE /世界基督教联合会/ PE-g-MAH复合材料。
表4
热降解参数对低密度聚乙烯/世界基督教联合会/ PE-g-MAH复合材料。
样本
T o (°C)
T p (°C)
α p (%)
(dα/ dT)p (% (°C))
W 600年 (%)
Char (%)
100/0/0
428.92
470.34
58.66
2.616
0.17
0.03
85/15/0
428.25
473.33
54.35
2.253
16.69
16.57
84/15/1
437.08
472.98
47.73
2.453
16.27
16.21
80/15/5
442.73
483.43
55.45
2.421
18.67
18.51
图
6 曲线显示了壳体的LDPE /世界基督教联合会/ PE-g-MAH复合。的最大分解温度
T p 的转化率
α p (%),最大分解速率(d
α / d
T )p (% / K)如表所示
4 。的世界基督教联合会或PE-g-MAH改变了
T p 低密度聚乙烯/世界基督教联合会/ PE-g-MAH复合材料壳体的2.64∼13.09°C和减少高温地区(d
α / d
T )p 由0.163 - -0.363% / K。
α p 下降了3.21∼10.93%,波动显著,表明热分解LDPE /世界基督教联合会/ PE-g-MAH复合材料稳定性提高。考虑到经济成本的增强改性,再加上84/15/1的机械性能,PE-g-MAH应该高于1%,而不是5%,因为80/15/5会增加很多的成本。因为80/15/5的成本将会增加很多,考虑其机械和热性能,它不如84/15/1。
图6
LDPE /世界基督教联合会/ PE-g-MAH复合材料壳体曲线。
3.5。热分解动力学计算
图
7 给出了一阶导数曲线的质量损失率低密度聚乙烯/世界基督教联合会/ PE-g-MAH复合材料,反映的趋势2
α / d
T 2 温度(
T )。从理论上讲,基辛格(
29日 )和卡拉斯科et al。
30. ,
31日 )首先计算反应顺序(
n )和表观活化能
E (焦每摩尔)的LDPE /世界基督教联合会/ PE-g-MAH复合材料计算根据以下方程:
(1)
E
=
n
R
T
p
2
d
α
/
d
T
p
1
−
α
p
,
在哪里
R 的气体常数等于8.314 J /(摩尔K), (d
α / d
T )p 反应速率的温度吗
T p 从壳体曲线,
α p 反应转化率的温度吗
T p 和TG曲线。
图7
第二转换作为温度的函数导数的变化为研究样本。
计算上述两种方法的核心在于方法
n 。基辛格的方法主要是获得
年代 的峰值比率,
年代 等于峰1和峰2,
年代 是一个形状因子,然后呢
n 按照下列公式计算:
(2)
n
=
1.26
·
年代
。
然而,卡拉斯科方法直接获得
n 根据面积的比值,表示在方程(
2 ):
(3)
n
=
∫
我
α
=
0
T
p
d
2
α
/
d
T
2
区域
1
⋅
d
T
∫
p
T
f
α
=
马克斯
d
2
α
/
d
T
2
区域
2
⋅
d
T
,
在哪里(d2
α / d
T 2 )是反应速度的变化率。
根据文献的详细分析,方程的计算方法(
4 一般不用于获得
n (
30. ,
31日 ,
37 ),因为
n 该方法计算了变异,所以基辛格和卡拉斯科,执行和相关参数的计算。结果如表所示
5 :
(4)
n
=
ln
d
α
/
d
T
p
/
d
α
/
d
T
T
p
⋅
T
p
−
T
⋅
d
α
/
d
T
p
/
T
⋅
1
−
α
p
−
ln
1
−
α
/
1
−
α
p
。
表5
反应顺序(
n )和活化能(
E )对低密度聚乙烯/世界基督教联合会/ PE-g-MAH复合材料由基辛格和卡拉斯科计算方法。
样品
基辛格
卡拉斯科
年代
n
E (焦每摩尔)
n
E (焦每摩尔)
100/0/0
0.752
1.092
317.66
0.917
266.68
85/15/0
0.662
1.025
234.37
0.941
215.16
84/15/1
0.765
1.102
239.37
1.041
226.12
80/15/5
0.573
0.954
246.95
0.921
238.41
c V = 0.0569
c V = 0.0524
的范围
n 获得的基辛格是0.954到1.092,的范围
n 卡拉斯科获得的是0.917到1.041,总体差异大约是0.5,但整个也波动在1.00。这个错误的来源与计算方法。
年代 只有相关曲线的峰值,但不相关的长或宽形状曲线的峰值。也就是说,使用
年代 为
n 是缺乏的。另一个原因是错误的。它扩大了1.26倍,通常比卡拉斯科方法(
37 ]。
从表
5 ,很容易发现的趋势
n 改变了基辛格和卡拉斯科的两种方法是不一致的,但最后计算的趋势
E 是一致的。的世界基督教联合会将减少
E 低密度聚乙烯,符合一般的材料混合。无机材料日间通常降低了
E 的复合
37 ]。添加PE-g-MAH造成的
E 低密度聚乙烯/世界基督教联合会上升,但增加了
E 是很小的。也许PE-g-MAH是由低分子量和小分子链内部。结合基辛格方法,
E 85/15/0 234.37焦每摩尔,
E 84/15/1是239.37焦每摩尔,
E 80/15/5 246.95焦每摩尔。张成的空间
E 很小,但与PE-g-MAH添加的数量相比,这也是显而易见的。此外,张成的空间
E 卡拉斯科计算的方法是由基辛格比方法,但是
E 100/0/0 266.68焦每摩尔,小于317.66焦每摩尔(基辛格方法),和变异系数(CV)的两个方法是0.0569和0.0524,分别。细微差别的原因是有一个混合的研究三个材料,复合材料性能的波动很大,但它仍然显示,卡拉斯科方法更可靠。
总的说来,
E 减少低密度聚乙烯/世界基督教联合会/ PE-g-MAH复合材料并不意味着减少热分解的稳定性。因为
E 被计算为
T p ,反应进度
α p 不到50%,复合的热分解稳定无法直接判断。然而,添加PE-g-MAH可以增加
E ,这是有益的
E 增加了LDPE /世界基督教联合会/ PE-g-MAH复合材料和复合的热分解稳定性增加。
4所示。结论
通过力学性能测试,在低密度聚乙烯中添加15%世界基督教联合会可以增加其强度7.58%,添加少量的增容剂的强度增加LDPE /世界基督教联合会/ PE-g-MAH复合,85/15/1强度是纯LDPE的高出19.98%。它有一个具有积极意义的强度增加导爆管。
通过高倍显微镜下观察,发现断裂的方式改变了。添加15%世界基督教联合会LDPE之后,断裂模式的共存矩阵撕裂和界面分离。与界面添加PE-g-MAH离解有限。PE-g-MAH含量达到5%时,界面的断裂模式只是矩阵骨折。是解释说,LDPE /世界基督教联合会/ PE-g-MAH复合材料的力学性能将显著提高两个阶段。
的世界基督教联合会或PE-g-MAH几乎没有影响的融化和结晶性能复合,但它有一定的改善和热分解稳定
T o 85/15/1和80/15/5移动8.16°C和13.81°C,分别对高温区域。世界基督教联合会或PE-g-MAH导致的加法
T p 壳体的LDPE /世界基督教联合会/ PE-g-MAH复合转移到高温范围2.64∼13.09°C。(d
α / d
T )p 下降了0.163 - -0.363% / K,
α p 下降了3.21∼10.93%,波动显著,表明热分解LDPE /世界基督教联合会/ PE-g-MAH复合材料稳定性提高。通过这两种方法的基辛格和卡拉斯科动力学计算,它是证明PE-g-MAH可以增加
E 复合材料,支持上述结论。