结晶聚合物的辐射效应——多官能团单体对LDPE的结晶成核作用

根据x射线、电镜、DSC和凝胶分数的测试结果,讨论了多官能团单体结构对低密度聚乙烯聚集态结构的影响以及结晶度与辐射交联(或剂量)的关系。发现由于单体的存在导致低密度聚乙烯结晶度增加而结晶尺寸变小(即结晶成核效应);成核效应越大,增强辐射交联的效果也越大。添加具有高结晶成核作用的单体有利于低密度聚乙烯的辐射交联,同时也加速其结晶结构的破坏。     

聚乙烯在天然橡胶／聚乙烯共混体系中的结晶行为

本工作主要利用DSC、x-射线衍射、小角激光光散射以及偏光显微镜等方法,对天然橡胶/低密度聚乙烯共混体系(NR/LDPE)中LDPE的晶体结构、结晶度、球晶尺寸和形态、微晶尺寸、成核过程以及结晶动力学等方面进行了研究,得到了一些有意义的结果。     

表面接枝改性纳米二氧化硅填充聚丙烯的结晶行为

应用差示扫描量热方法研究了纳米二氧化硅 (SiO2 )及其表面接枝改性对聚丙烯 (PP)结晶过程、等温与非等温结晶动力学的影响 ,并研究了上述等温结晶的熔融行为和平衡熔点 .研究发现纳米SiO2 具有明显的异相成核效应 ,能够提高PP的结晶温度、熔融温度、结晶度和结晶速率 ,但降低聚丙烯结晶的完善程度 .粒子的表面接枝处理 ,因改善了粒子与基体的亲和性而有利于粒子成核效应的提高 ,而且此效应尚与粒子的分散相关     

聚丙烯酸酯型高分子侧链液晶的合成及其对聚乙烯成核结晶行为的影响

基于聚烯烃用成核剂的结构特征设计合成了两种极性基团和非极性基团交替排列的乙烯基单体,并利用自由基引发聚合,制备出相应的侧链型液晶聚合物.采用元素分析、红外光谱和核磁共振氢谱对所合成单体和聚合物的结构进行了确认.并采用热失重(TGA)和差示扫描量热仪(DSC)研究了聚合物的热稳定性和相转变温度.结果表明,所合成聚合物的起始热分解温度均在337℃以上,具有优异的热稳定性;液晶相变温度区间可达186 K,具有较宽的液晶态温度范围.热台偏光显微镜(HS-POM)研究结果表明,聚合物均呈现出纹影织构,证明所合成的聚合物均为热致向列型侧链液晶高分子.采用DSC和HS-POM研究了所合成的侧链液晶聚合物对高密度聚乙烯(HDPE)异相成核结晶行为的影响.结果表明,侧链型液晶聚合物在提高HDPE结晶温度、结晶度以及降低HDPE晶粒的尺寸及分布方面均有优异的效果,是一类HDPE有效的成核剂.     

高分子在氧化铝纳米孔道中受限结晶的研究进展

高分子材料在微纳米尺度常常表现出不同于本体的物理性质.对结晶性高分子来说,在纳米受限空间的成核机理、结晶结构和动力学特征都与本体材料有所不同.本文总结了近年来基于多孔氧化铝纳米模板(AAO)开展的高分子受限结晶的研究进展,重点介绍了本课题组的工作.研究发现,在AAO模板中,高分子结晶的过冷度大大增加,成核机理从本体的异相成核转变为均相成核或表面成核;高分子结晶结构通常表现为各向异性,动力学因素、热力学因素和界面性质均对取向结构有重要影响;受限情况下高分子结晶速率大大降低,表现出"成核控制"的动力学特征;空间受限使高分子结晶度降低,倾向于形成亚稳态晶型.最后,对该领域尚待解决的问题进行了展望.     

成核剂对应力诱导聚乳酸薄膜结晶的影响

为使PLA薄膜的结晶速度进一步加快,提高PLA薄膜的结晶度,提高薄膜的耐热性和力学强度,研究了成核剂对应力诱导PLA薄膜结晶的影响.利用XRD、DSC、FTIR等表征手段,对PLA薄膜拉伸前后的结晶状态进行了表征.研究表明,简单的引入成核剂,并不能实现成核剂和应力诱导促进PLA结晶的协同作用.相反,成核剂的引入会在很大程度上阻碍应力诱导结晶.即使成核剂在与拉伸温度相同的等温冷结晶过程中能够显著的提高PLA结晶速率,但在应力诱导结晶过程中,成核剂的引入使得拉伸后薄膜结晶度较纯PLA体系拉伸后薄膜明显更低.在相对较低的拉伸温度进行实验,成核剂同样起到阻碍应力诱导结晶进行的作用.同时,实验发现相对较低的拉伸温度,更有利于应力诱导结晶的进行,薄膜在较低温度拉伸后结晶度更高且更稳定.     

线性低密度聚乙烯在与丁苯橡胶的共混体系中的结晶行为

本工作采用DSC、X-射线衍射、小角激光光散射、偏光显微镜等手段,研究了线性低密度聚乙烯/丁苯橡胶共混体系中聚乙烯的结晶结构、平衡熔点和结晶动力学。     

成核剂对聚丙烯及其共聚物的结晶行为和性能的影响

研究了成核剂1,3:2,4-对二乙基苄叉山梨醇(EDBS)对聚丙烯及其乙烯共聚物的结晶行为和结晶形态的影响,并对其薄膜进行了光学性能的表征.结果表明,添加少量(质量分数0.5%)的成核剂,使聚丙烯样品的结晶温度大大提高,结晶度明显增加.而对于乙烯共聚聚丙烯样品,添加少量(质量分数0.5%)成核剂,不仅使其整体结晶温度大大提高,结晶度增加,而且明显强化了低有序部分的结晶.少量成核剂的加入,使聚丙烯及其共聚物的球晶尺寸明显缩小,薄膜的透光性和雾度显著改善.     

等规聚苯乙烯的合成及其结晶性能

用负载型钛系催化剂ＭｇＣｌ_２／ＴｉＣＬ_４，ＮｄＣｌ_３／ＡｌＥｔ_３（ＳＮ－１催化剂）在甲苯溶剂中进行苯乙烯的定向聚合，单体转化率。催化效率和产物的等规度随单体浓度增大先是提高，达到最大值后，逐渐下降，等规度最高可达９８％．产物的分子量则随单体浓度增大而增大．ＤＳＣ测定表明，产物中的无规物（ａＰＳ）有利于等规聚苯乙烯（ｉＰＳ）结晶，但对结晶的熔点有降低作用．向产物加入更多的ａＰＳ则由于稀释效应而使ｉＰＳ的结晶度线性下降．在聚乙烯（ＰＥ）／ｉＰＳ共混物中，ＰＥ含量对ｉＰＳ的结晶度无显著影响；但在聚碳酸酯（ＰＣ）／ｉＰＳ共混物中，ＰＣ含量对ｉＰＳ的结晶度影响较复杂．     

茂金属聚乙烯的非等温结晶动力学

对茂金属催化和传统工艺生产的聚乙烯的非等温结晶行为进行了研究,用ＤＳＣ测试了两种聚乙烯的非等温结晶过程,对所得数据分别用Ｏｚａｗａ方程和莫志深方法进行了处理,发现：由于茂金属聚乙烯有着较高的立构规整性．所以虽然它的分子链较长,但结晶速率高于传统聚乙烯,两种聚乙烯非等温结晶过程中的成核和生长机理也不同,茂金属聚乙烯的生长维数高于传统聚乙烯     

茂金属聚乙烯的非等温结晶行为及其动力学研究

为探索分子量和支链含量对聚乙烯非等温结晶过程的影响,选用3组样品:(1)不同分子量的无支链线形聚乙烯;(2)低分子量的支链含量不同的试样;(3)高分子量的支链含量不同的试样.用DSC研究了这3组样品的非等温结晶动力学.结果表明:(1)与支链含量相比,分子量大小对结晶的影响是次要的,但高分子量样品的结晶度比低分子量样品低;(2)支链对聚乙烯的非等温结晶有重要影响,在支化聚乙烯中起决定作用;(3)无论是高分子量试样还是低分子量试样,支化含量增加,聚乙烯的结晶温度、结晶度、结晶动力学以及晶体的熔点等显著降低.     

高密度聚乙烯结晶行为的Rayleigh散射研究

研究了高密度聚乙烯在结晶成核剂──二苄叉山梨醇存在下的Ｒａｙｌｅｉｇｈ散射特征，证明了棒状结晶的存在。讨论了成核剂对结晶的影响，计算了棒晶的棒长和半径。     

辐照对聚己内酯结构和性能的影响

研究了γ 辐照对不同分子量的聚己内酯 (PCL)的力学性能、热性能、结晶行为的影响 ,在此基础上 ,研究了辐射交联后的PCL的形状记忆行为 .研究结果表明 ,PCL的分子量越大 ,辐射交联所需的凝胶化剂量越低 .溶胶分数S +S1 2 与 1 D的关系很好地符合Charlesby Pinner关系式 ,说明PCL的辐射交联属于无规交联 .剂量对PCL的力学性能影响显著 ,剂量越大 ,抗张强度和断裂伸长率下降越多 ,但分子量较高的PCL的抗张强度受剂量的影响较小 .DMA分析表明 ,聚己内酯辐照交联后的弹性模量和耐热性能显著提高 .交联度较高的PCL表现出高弹态 ,可以拉伸 ,并具有较好的形状记忆行为 .DSC分析表明 ,辐射交联使PCL的结晶度有所增加 ,但也使结晶熔点有所降低     

丙烯酸聚氧乙烯酯单体接枝聚乙烯共聚物的制备与表征

采用含α-双键的4种不同结构的聚氧乙烯型单体:丙烯酸聚氧乙烯酯(PAA)、丙烯酸端甲氧基聚氧乙烯酯(PEA)、甲基丙烯酸聚氧乙烯酯(PMA)和甲基丙烯酸端甲氧基聚氧乙烯酯(PMEM)接枝改性线性低密度乙烯(LLDPE)和低分子量聚乙烯(LMPE).采用核磁共振波谱及红外光谱分析了接枝共聚物的结构,并研究了接枝单体中聚氧乙烯基团对接枝共聚物性能的影响.相同单体浓度下4种单体的接枝效率大小顺序为PAAPEAPMAPMEM.对产物流变性能的研究结果表明随着接枝率的增加,单体复合黏度和剪切变稀行为增加;示差量热扫描结果显示了接枝率较低时接枝单体起到异相成核作用而加速结晶.为了进一步观察接枝单体对聚乙烯链段微观结构的影响,通过偏光显微镜观察发现LMPE为短棒状结构,而接枝LMPE通过支链极性基团的相互作用而形成星形或树枝状的微胶束结构.接触角测试表明,与LLDPE相比,高接枝率的LMPE改善亲水性的效果更好.     

高密度聚乙烯的熔融支化及其对性能的影响木

在引发剂过氧化二异丙苯、二官能度单体新戊二醇二丙烯酸酯和自由基活性调控剂二甲基二硫代氨基甲酸锌的存在下,使高密度聚乙烯进行熔融支化反应.研究表明,转矩曲线上的反应峰顶对应最佳反应时间,由此获得了凝胶量低的长链支化高密度聚乙烯.熔融支化反应使聚乙烯的分子量分布变宽,其支化程度随单体含量的增加而增大,呈现出更加明显的剪切变稀行为;长链支化结构的引入使改性聚乙烯的结晶度降低,长支链的成核作用使起始结晶温度增加,球晶尺寸明显减小.改性聚乙烯的支化程度和大分子拓扑结构的变化对耐环境应力开裂性能的影响显著,当单体含量超过0.6 phr时,长链支化分子形态从类似不对称星形转变为梳形,使得高密度聚乙烯的耐环境应力开裂时间产生突变,达1000 h以上,同时强度、模量和冲击韧性均得到明显提高.     

高密度聚乙烯的熔融支化及其对性能的影响

在引发剂过氧化二异丙苯、二官能度单体新戊二醇二丙烯酸酯和自由基活性调控剂二甲基二硫代氨基甲酸锌的存在下,使高密度聚乙烯进行熔融支化反应.研究表明,转矩曲线上的反应峰顶对应最佳反应时间,由此获得了凝胶量低的长链支化高密度聚乙烯.熔融支化反应使聚乙烯的分子量分布变宽,其支化程度随单体含量的增加而增大,呈现出更加明显的剪切变稀行为;长链支化结构的引入使改性聚乙烯的结晶度降低,长支链的成核作用使起始结晶温度增加,球晶尺寸明显减小.改性聚乙烯的支化程度和大分子拓扑结构的变化对耐环境应力开裂性能的影响显著,当单体含量超过0.6 phr时,长链支化分子形态从类似不对称星形转变为梳形,使得高密度聚乙烯的耐环境应力开裂时间产生突变,达1000 h以上,同时强度、模量和冲击韧性均得到明显提高.     

SEBS-g-MAH对LLDPE结晶行为的影响

利用差示扫描量热法结合Avrami方程研究了线性低密度聚乙烯(LLDPE)、LLDPE与苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)共混体系及LLDPE与不同接枝率的SEBS共聚物接枝马来酸酐(SEBS-g-MAH)共混体系的非等温结晶动力学,探讨了SEBS-g-MAH对LLDPE结晶行为的影响.通过偏光显微镜(POM)观察了各体系的结晶形态.通过Gupta法、Jeziorny法和莫志深法分别对非等温结晶过程进行表征,结果显示:热塑性弹性体SEBS及其接枝物SEBS-g-MAH的加入阻碍了LLDPE分子链的规则排列,影响了链段在结晶扩散迁移过程中的规整排列速率,使得结晶速率变慢,对LLDPE晶体生长起了抑制作用.样品的Avrami指数均为1.1～1.5,说明LLDPE的结晶成核机理和生长方式没有改变.     

交联方法对交联聚乙烯结晶行为的影响

研究了硅烷交联聚乙烯和过氧化物交联聚乙烯由于结晶和交联的顺序不同而造成的结晶行为的差异，交联密度相同时，过氧化物交联聚乙烯的结晶度和熔点明显低于硅烷交联聚乙烯，交联聚烯非等温结晶动力学表明：交联前后聚乙烯的Ａｖｒａｍｉ指数ｎ基本不变，交联后，半结晶期ｔ１／２延长、结晶速率常数ＺＣ下降，其中过氧化物交联聚乙烯的变化幅度大于硅烷交联聚乙烯。     

成核剂和促进剂对聚对苯二甲酸乙二酯结晶的影响

研究了一种成核剂和结晶促进剂及其混合物对聚对苯二甲酸乙二酯（ＰＥＴ）结晶过程和熔融行为的影响．结果表明,成核剂的引入降低了ＰＥＴ的结晶成核界面自由能,起到促进ＰＥＴ结晶成核的作用,从而加快了ＰＥＴ的结晶速度．而结晶促进剂对ＰＥＴ的结晶速度影响很小,不能促进ＰＥＴ的成核结晶,但能使ＰＥＴ结晶更完善,使ＰＥＴ的结晶度提高．当两者并用时,ＰＥＴ由熔体降温的结晶行为主要由成核剂控制,而成核促进剂的作用不明显．     

低乙烯含量聚丙烯共聚物结晶成核剂研究

利用ＤＳＣ和偏光显微镜等手段研究了部分成核剂对聚丙烯均聚物（ＰＰ）、低乙烯含量聚丙烯共聚物及聚丙烯／聚乙烯（ＰＰ／ＰＥ）共混物结晶行为的影响，结果表明所用成核剂对ＰＰ和改性ＰＰ具有一定的普适性。聚丙烯共聚物中，由于链结构规整性变差，成核剂的作用显得特别突出，而ＰＰ／ＰＥ共混物中，由于成核剂向ＰＥ相迁移而使其对ＰＰ结晶的成核效率降低。