温度调控下HDPE棒材自增强结构与力学性能的关键

本文主要探讨了"温度对熔体挤出自增强HDPE棒材显微组织和力学性能的影响"这一主题，由朱武、黄苏萍、周科朝和李志友等人在中南大学粉末冶金国家重点实验室进行的研究。他们采用自制模具，成功制备了一系列直径为7.2毫米的自增强高密度聚乙烯（HDPE）棒材，通过扫描电镜（SEM）、差示扫描量热分析（DSC）、X射线衍射分析（WAXD）以及力学性能测试，系统地研究了不同挤出温度对材料微观结构和性能的影响。 研究结果显示，挤出温度对HDPE棒材的微观结构起着关键作用。当挤出温度降低时，自增强棒材中的微晶尺寸显著增加，结晶度也随之大幅提升。然而，尽管结晶度增大，晶面间距的变化却相对较小，表明材料的晶格结构保持稳定。有趣的是，随着温度的降低，熔点向高温区移动，这可能反映了分子链排列更加有序。 在130℃的挤出条件下，自增强棒材显示出显著的力学性能提升。拉伸强度达到220.6兆帕，抗弯强度更是达到了152.9兆帕，远超未增强样品的水平，大约提高了10倍。这一结果表明，适当的温度控制可以有效地优化HDPE的自增强效应，使其在工业应用中展现出更强的承载能力和耐久性。 本研究对于理解HDPE材料在挤出加工过程中的微观行为及其对最终性能的影响具有重要意义，为优化自增强HDPE棒材的设计和生产提供了理论依据。此外，该研究还可能启发其他聚合物材料的加工工艺改进，尤其是在需要高强度和耐温性的领域，如管道、电缆护套等。这项首发论文不仅揭示了温度对HDPE微观结构调控的关键作用，也为高性能塑料材料的发展开辟了新的研究方向。