图4 多种共混物断裂表面的SEM显微照片
多种共混物X射线衍射模式如图2所示。根据正交聚乙烯晶体对应于（110）和（200）的反射，发现峰值强度没有改变或明显减少。因此，MFR的存在和共混方法对聚乙烯晶体结构没有任何影响。图3显示的是多种共混物在94℃、3 h等温结晶下的光学显微照片。可以观察所有共混物的球状结构。然而，随着更多MFR的添加，球晶的尺寸减少，分布也变得不均匀。这可能是因为MFR的添加增长了异相成核的缘故。
表2 MFR和LDPE的特征FTIR吸收峰
官能团 P=N P-O-C P=O P-O-CH2CH3
>N-H CH2(烃链)
波数 （cm-1） 1440-1170 1050-970 830-740 1250-1150 1850-1440 1640 ~720
类型a S S S - B R
在图1中的数字
(4) (2) (3) (6) (7) (1)
CH2
1465 1350-1150 2853（对称） 2926（对称）
1416
S T,W S S S
(5) (8) -
CH2
CH2
3.2 形态观测
图4显示的是多种共混物断裂表面的SEM显微图。从显微图中可以看出MFR和LDPE是不相容的，表现在MFR颗粒分散在LDPE基体中。在断裂处，一些MFR颗粒被撕裂，离开表面上的孔洞。这表明MFR并没有与LDPE有很强的链接能力。随着MFR添加剂数量的增加，颗粒大小和空隙也增加了。 3.3 结晶动力学
多种MFR/LDPE共混物被加热到135℃，达到熔融状态，然后以40℃/min的速度冷却下来达到预先设定的温度。随后可以随着时间的推移观察到结晶放热热量，相对结晶度（Xr）可根据曲线下的面积计算得出。表3显示的是在特定结晶温度（TC）下，对多种样品结晶放热峰计算得出的几个参数值。在表中，Avrami
（1-Xr?exp(?ktn))的ln(?ln(1?Xr))和ln(t)的转参数，n和k，是由Avrami方程，
换求出。图5显示的是LDPE20F共混物的一种典型图。所有共混物n的取值范围为2.7-2.2，并且随着MFR的添加n值逐渐降低。表3也分别显示了到达放热峰最大化的时间tmax和到达Xr=50%t1/2（半数时间）。随着MFR的添加达到20phr它们都呈现出下降的趋势，表明随着MFR的添加结晶速率上升。这可能是当MFR加入LDPE时，由于降低的粘度和成核数量的增加导致的。然而，随着更多MFR的添加，它开始减少，这是因为由于MFR与LDPE之间的不相容性，导致一定数量的MFR开始整合。MFR的整合阻碍了LDPE的结晶化。在等温结晶后，样品被冷却到30℃扫描，又继续上升到140℃。然后从吸热熔融速率，△Hm计算出计算结晶度。表4显示了在94℃等温结晶下多种共混物LDPE结晶度的计算结果。可以看出，随着MFR的添加，结晶度上升。这也是MFR低聚物的添加导致粘度降低和异相成核增加的结果。
表3 等温结晶下多种样品的计算参数
样品
Tc（℃） Tmax（min） T1/2（min）
n k
LDPE0F
LDPE10F
LDPE20F
LDPE25F
97 96 95 94 93 97 96 95 94 93 97 96 95 94 93 97 96 95 94 93 6.2 5.2 4.1 3.2 2.3 5.9 5.1 4.2 3.1 2.2 4.7 3.6 2.8 2.1 1.7 5.1 4.0 3.3 2.8 2.1 6.5 5.4 4.3 3.3 2.4 6.3 5.4 4.4 3.3 2.3 5.0 3.8 2.9 2.2 1.8 5.7 4.5 3.6 3.0 2.3 2.65 2.66 2.67 2.68 2.70 2.53 2.54 2.55 2.55 2.57 2.44 2.42 2.47 2.48 2.50 2.21 2.23 2.24 2.24 2.26
4.99×10-3 7.70×10-3 1.42×10-2 2.92×10-2 6.64×10-2 6.70×10-3 9.90×10-3 1.60×10-2 3.39×10-2 7.96×10-2 1.37×10-2 2.56×10-2 4.91×10-2 4.97×10-2 1.67×10-2 1.48×10-2 2.48×10-2 3.90×10-2 5.73×10-2 1.10×10-2
表4 94℃等温结晶下多种共混物LDPE结晶度的计算结果
样品
LDPE0F LDPE5F LDPE10F LDPE15F LDPE20F LDPE25F
3.4 热降解行为
△Hm（J/g) 32.4 49.7 43.8 41.8 47.4 39.7 △Hm(J/gLDPE)
32.4 52.2 48.1 50.1 54.5 49.6 结晶度（%）
11.1 17.8 16.4 17.1 18.6 16.9
图6显示了在氮气气氛和10℃/min升温速率下多种共混物的热重曲线。我们可以看出，添加MFR后在120℃的热降解行为早于纯LDPE的热降解行为。随着MFR添加数量的增加，共混物降解越来越早。表5列出所有曲线的计算值，包括开始降解温度（Ton），最大速度降解温度（Tmax）和在650℃时的残碳率。我们从表中可以看出，可能是MFR成分的降解导致共混物的早期降解，并没有加速LDPE基体的降解。相反，我们观察到了Tmax温度轻微的增加。此外伴随着MFR的添加，在650℃时的残碳率稳定上升。我们已经指出MFR成分的降解产品，如磷酸或聚磷酸，能够形成一些在凝聚相[5，6]下的热稳定化合物。结果，这些化合物可以保护LDPE基体避免进一步降解。换句话说MFR具有阻燃性的作用。失重组分（α）和表观活化能（Eα）之间的关系可以通过使用Ozawa方法[7]计算得出。
图7显示了在不同加热速率下的几条LDPE10F热降解曲线；而图8是在特定转换下，它们的加热利速率的对数和温度的倒数之间的关系。然后可以根据曲线的斜率计算出活化能。表6列出了多种共混物在不同转换条件下的所有表面活化能。当MFR与LDPE共混时，在初始阶段的降解活化能（5%的转化率）下降，活化能上升。这些结果支持这样的观点：MFR组分的早期降解将会导致一开始的Eα降低。然而，它导致了在凝聚相阶段热稳定化合物的形成，从而之后增加了活化能。
图9显示了多种共混物在空气条件下，以10℃ / min加热速率的TGA曲线。与图6中在N2气氛下TGA曲线比较，LDPE主成份的降解温度和残碳率都高于在空气气氛下共混物的降解温度和残碳率。例如，LDPE20F的Tmax为490.4℃，残碳率为8.6%，比在相应N2气氛下的值要分别高24℃和3.5%。所有的计算结果在前面的表5中给出。
图5 几条ln(?ln(1?Xr))?ln(t)关系曲线，用来测定n和k的值
图6 在N2气氛，10℃/min加热速率下多种LDPE共混物的TGA曲线
3.5 阻燃性
表7的最后一列显示了采用ASTM D2863方法后多种共混物的极限氧气指数（LOI）值。我们可以看出，在添加了20 phr 的FR后，LOI的值从纯LDPE的21.0增加到共混物LDPE的23.6了。因而，MFR的添加提高了LDPE的阻燃性。表7还列出了从烟密度的测定中得出的所有的计算值，包括tD16、Dm、R和SOI。这说明，随着MFR添加剂数量的增加tD16在降低，表明MFR的添加没有提高在初始阶段的烟密度。这是因为MFR的降解要早于LDPE。然而，随着MFR的添加，最大透光密度Dm和烟密度R增长率都在降低，特别是对于LDPE5F。因此，早期MFR的降解，尽管会造成早期烟产物，但也会降低整体的烟密度和烟密度的增加速率。这很好地体现了阻燃性的作用。
表5 多种样品TGA曲线的计算结果（加热速率：10℃/min）
在N2气氛下
Tona Tmaxb Ycc （℃） （℃） （%）
MFR 288.7 299.9 38.1 LDPE0F 409.0 452.5 0.9 LDPE5F 407.1 462.3 1.5 LDPE10F 370.8 464.8 2.0 LDPE15F 325.8 465.3 3.7 LDPE20F 295.0 466.0 5.1 LDPE25F 260.3 466.3 8.6 a：Ton为初始降解温度（5%失重温度） b：Tmax为最大速率降解温度 c：Yc为650℃时的残碳率
样品
在空气气氛下
Tona Tmaxb Tmaxb （℃） （℃） （℃） 265.3 315.3 42.3 365.9 460.7 3.5 - - - 358.3 471.8 7.8 - - - 315.9 490.4 8.6 290.5 499.7 8.7