硅氧烷液晶共聚物作为β晶成核剂对等规聚丙烯结晶结构与形态的影响

采用广角X射线衍射(WAXD)与偏光显微镜(POM)等手段研究了硅氧烷液晶共聚物(LCP-O2)作为新型成核剂对聚丙烯(PP)共混样品结晶结构与形态的影响.结果表明,低浓度的LCP-O2在PP共混体系中起到异相成核的作用,使PP的晶核数目增多,球晶细化,并提高了结晶速度,同时也诱导出了β晶的形成.LCP-O2的成核效果主要依赖于其在PP中的相对含量、液晶的分子结构与结晶的热处理过程,且随着结晶温度或成核剂含量的增加,对应PP试样的β晶含量(Kβ)呈现先增加,后降低的趋势.当LCP-O2质量分数为1.0%,在130℃等温结晶1h,对应PP试样的Kβ最大,为58%.此外,属于单斜晶的α球晶呈现黑白颜色,晶束呈放射状生长,边界清晰;而属于三方晶的β球晶亮度要高于α球晶,其颜色艳丽多彩,束状晶片聚集体呈支化生长,内部排列比α晶疏散,边界相对模糊,且β晶与α晶的形态分别在157和171℃完全消失.     

硅灰石填充聚丙烯复合材料性能的研究

本文研究了硅灰石填充聚丙烯(含乙烯22％)复合材料的热学、广角X-射线衍射和动态力学性质。复合材料中β晶含量随硅灰石含量增高而增加。试样的熔融及结晶行为表明,所有硅灰石填充试样均含有α和β两种晶型,4个结晶熔融转变;而未填充试样只有a晶型,2个结晶熔化转变。在DSC曲线上,β晶在升温过程中转变成α晶型。硅灰石填料对聚丙烯动态力学性能的影响表明,硅灰石起到了增强剂和β晶成核剂的双重作用,填料硅灰石已进入聚丙烯的结晶相。     

由N—催化剂催化聚合的聚丙烯结晶行为研究

用小角X-射线散射法(SAXS),广角X-射线衍射法(WXAD)和差示扫描量热法(DSC)对由N-催化剂催化聚合的聚丙烯结晶行为进行探讨。发现这种聚丙烯结晶中有β晶型存在,且其含量随结晶时间增加而增加随结晶温度升高而降低;β晶含量增加,聚合物的长周期也会增加,β晶对长周期的影响比α晶更大。乙烯共聚改性后的聚丙烯因分子链规整性下降而阻止了β晶的形成。在熔融状态下结晶时,β晶的形成要求聚丙烯的分子链具有更高的规整性。这些实验结果均从分子链段结晶机理得到了解释。     

纳米碳酸钙/庚二酸复合成核剂对热致相分离法制备聚丙烯微孔膜的影响

以大豆油/邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为混合稀释剂,采用热致相分离法(TIPS)制备聚丙烯(PP)微孔膜.研究了纳米碳酸钙成核剂、纳米碳酸钙/庚二酸复合成核剂对PP/大豆油/DBP(30/42/28,质量比)混合体系中PP结晶、熔融性能和PP微孔膜微观结构的影响.结果表明,单一纳米碳酸钙成核剂加入量为PP的0%~4%(质量百分率)时,PP/DBP/大豆油体系中PP熔融曲线上对应的峰值温度(Tpm)降到150.7~151.3℃,而纯PP的熔融峰值温度为165℃;DSC实验结果还显示加入1%~4%纳米碳酸钙和0.5%庚二酸后,导致PP的熔融曲线上出现了熔融双峰,说明纳米碳酸钙/庚二酸复合成核剂与单一成核剂相比有明显地促进β晶生成的作用,宽角X射线衍射(WAXD)实验进一步证实了β晶的存在.单一纳米碳酸钙成核剂对PP微孔膜的球晶结构和微观孔结构影响不大;加入纳米碳酸钙/庚二酸复合成核剂明显影响PP微孔膜的球晶结构和微观孔结构,其中0.5%庚二酸和1%纳米碳酸钙组成的复合成核剂制得的PP微孔膜的球晶结构明显,微孔膜孔径小且分布均匀;进一步增加纳米碳酸钙用量,PP微孔膜生成了许多细小的边界模糊的不规则结晶,微孔膜孔径不规则且尺寸较大,这与此时PP形成β晶结构有关.     

聚丙烯合金PP-c的晶相结构及形态

用偏光显微镜和广角X射线衍射研究了聚丙烯合金PP c的结晶形态.发现PP -c的晶相结构中不仅存在α-晶型聚丙烯(α- PP ) ,也存在着β-晶型聚丙烯(β-PP) .计算了不同乙烯含量PP c的结晶度和β- PP含量.表明随着乙烯含量的增加,β- PP的含量增加,而PP- c的结晶度下降.通过与同等熔融结晶条件下等规聚丙烯(iPP)的结晶形态相比较,发现乙烯组分含量的增加,改变了球晶的生长状况,降低了PP- c晶相的晶体完整性.     

β晶型成核剂N,N’-二环己基环己对二甲酰胺的合成与应用研究

合成了新型成核剂N,N’-二环己基环己对二甲酰胺(DCHCHDA),用广角X射线衍射仪、差示扫描量热仪和偏光显微镜对其进行了表征,并研究了其对等规聚丙烯(IPP)的力学性能、结晶行为、β晶含量和熔融行为的影响。结果表明,成核剂DCHCHDA主要是改变球晶的形态,可明显改善IPP的抗冲击性能,并可以大幅度提高IPP的结晶度、β晶含量与结晶峰温度。当DCHCHDA添加量为0.05(wt)%时,IPP的悬臂梁缺口抗冲击强度可以提高137%,结晶度提高47%,β晶含量提高3.3倍。当降温速率为10℃/min时,添加DCHCHDA的IPP的结晶峰温度可从空白样的115.6℃提高到127.5℃。DCHCHDA的成核性能优于传统的芳香酰胺型β晶型成核剂DC26NDCA。     

温度对iPP和TMB-5/iPP结晶行为的影响

通过DSC和同步辐射WAXS技术测定了结晶温度对iPP和TMB-5/iPP结晶行为的影响.结果表明,随等温结晶温度升高,iPP总结晶度变化不大,但是β晶型含量降低的同时α晶型含量增加.TMB-5是一种具有温度依赖的选择性成核剂,当等温结晶温度高于140℃时,含TMB-5成核剂的iPP的β晶型的含量急剧降低.本文进一步探讨了TMB-5对iPP结晶行为影响的机理.     

多壁碳纳米管/聚丙烯复合材料的晶型及非等温结晶动力学

采用熔融共混法制备了多壁碳纳米管/聚丙烯(MWNT/PP)复合材料,利用X射线衍射法(XRD)、差示扫描量热法(DSC)分别研究了纯聚丙烯(PP)及MWNT/PP复合材料的晶型和非等温结晶动力学行为,并运用Mo法研究了纯PP及MWNT/PP复合材料的非等温结晶动力学行为。结果表明,多壁碳纳米管(MWNT)的加入使PP发生了由β晶型向α晶型的转变。MWNT在结晶过程中具有异相成核效应,提高了PP的结晶温度和结晶速率。MWNT/PP复合材料的结晶活化能均明显高于纯PP。MWNT的加入使PP在单位时间内达到一定结晶度所需的降温速率减小。     

β晶型成核剂对聚丙烯力学及结晶性能的影响

研究了N,N′-二环己胺基对苯二酰胺作为β成核剂对聚丙烯(PP)力学性能及结晶性能的影响。结果表明,成核剂具有使聚丙烯增韧的优异性能,当添加质量分数为0.3%时,其抗冲击强度由原来的36.06 J/m2提高到65.79 J/m2。DSC研究表明,添加β成核剂可以诱导PP中β晶生成。考察了冷却速率对结晶温度的影响,当冷却速率为10℃/m in时,结晶温度从118.38℃提高到124.53℃,表明该成核剂的加入使结晶向高温方向偏移,结晶速度加快。     

聚丙烯催化合金(PP-c)的晶体结构及其影响因素

用差示扫描量热法(DSC)和广角X射线衍射(WAXD)研究了两种乙烯含量不同的聚丙烯反应合金(PP-c)等温结晶下的晶体结构及PPβ晶含量的影响因素.结果表明,在通常的等温结晶条件下,乙烯含量较高的试样(PEP40)的熔融曲线出现双熔融峰.WAXD分析证明,其熔融双峰分别代表均聚聚丙烯(PP)的α晶和β晶.计算结果表明,PEP40中β晶含量与结晶温度有关,124℃结晶时β晶含量最高.在220℃对PP-c熔体进行热处理可显著提高PEP40中β晶的含量;在相同温度下热处理后,较低乙烯含量的试样(PEP20)也出现晶型异构.比较200℃与220℃下热处理对PEP20等温结晶的结晶形态的影响,发现后者使微晶尺寸明显变小,并呈现较完善的β球晶形态.     

β成核剂修饰多壁碳纳米管增强聚丙烯纳米复合材料的分散及结晶行为

利用非共价键改性方法,用芳香二羧酸酰胺类的β成核剂(β-NA)改性多壁碳纳米管(MWCNTs),采用溶液法制备了聚丙烯(PP)/β-NA-MWCNTs复合材料.通过广角X射线衍射(WAXD)分析了复合材料的结晶形态,结果表明β-NA-MWCNTs诱导聚丙烯生成大量β晶,同时提高了复合材料的结晶度.含5.0 wt％β-N...     

稀土β-成核剂对1-丁烯本体聚合和产物聚(1-丁烯)结晶性能的影响

采用Ziegler-Natta催化剂催化1-丁烯本体聚合,稀土β-成核剂经原位聚合的方法加入到体系,并考察成核剂加入量对产物聚(1-丁烯)的分子量和结晶性能的影响.通过凝胶渗透色谱(GPC)、示差扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜(POM)和广角X射线衍射仪(WAXD)对聚合物进行表征分析.实验结果表明,随着稀土β-成核剂加入量的增大,催化剂活性有所下降,聚合物等规度略有提高,而聚合的分子量显著提高,分子量分布变窄;聚合时成核剂的加入提高了聚(1-丁烯)的结晶性能,随着成核剂加入量的增多聚合物晶粒变小且尺寸趋向均一化,聚合物结晶度也得到了提高,当成核剂加入量为30 mg时,聚合物结晶度和熔融焓出现突变现象.此外,稀土β-成核剂的加入会改变熔融前聚(1-丁烯)中晶型Ⅰ’和Ⅲ所占比例从而影响聚合物的熔点,成核剂的存在也改变了晶型II向晶型I的转变速率,缩短了晶型转变周期.     

轻质碳酸钙／聚丙烯共混物中聚丙烯β－晶的成核结晶研究

用Ｘ射线衍射和差示扫描量热法研究了轻质碳酸钙／聚丙烯共混物（Ｌ－ＣａＣＯ３／ＰＰ）中ＰＰβ－晶的成核结晶现象，发现ＰＰβ－晶的成核结晶与ＰＰ的来源和Ｌ－ＣａＣＯ３在共混物中的含量有关，铝酸酯偶联剂对共混体系的ＰＰβ－晶的成核结晶有显著的增强作用．分析认为共混物中ＰＰβ－晶的成核结晶现象是ＰＰ中存在的某些杂质（主要是催化剂残余物）与Ｌ－ＣａＣＯ３组成的复合成核剂作用的结果，而铝酸酯是这种复合成核剂的一种促进剂．     

剪切对玻璃珠填充聚丙烯结晶行为的影响

应用Linkam CSS450剪切仪、广角X射线衍射仪(WAXD)和小角X射线散射仪(SAXS)等研究了剪切对玻璃珠填充聚丙烯结晶行为的影响, 结果表明, 与纯聚丙烯相比, 填加玻璃珠的聚丙烯体系中, 玻璃珠起到成核剂的作用, 不利于β晶的生成. 玻璃珠直径较小(4 μm)时, 剪切对聚丙烯β晶的生成影响较小; 当玻璃珠直径增加到35 μm时, 剪切速率为20 s-1左右最有利于β晶生成; 剪切速率和玻璃珠直径的增加, 有利于聚丙烯片晶的取向, 而且玻璃珠含量越高, 片晶的取向程度越大.     

DC26NDCA诱导聚丙烯的β晶型结晶行为及微观形态研究

研究了N,N-二环己基-2,6-萘二酰胺(DC26NDCA)诱导等规聚丙烯(iPP)的结晶行为和微观形态。用WAXD分析DC26NDCA诱导iPP晶型的变化,用DSC研究DC26NDCA对iPP的结晶和熔融行为的影响,并用偏光显微镜(POM)原位观察DC26NDCA诱导iPP的结晶生长过程。结果表明：DC26NDCA能有效地诱导iPP产生卢晶型,卢晶含量可达90％以上,使iPP非等温结晶过程的结晶温度(Tc)从110．2℃提高到126．6℃,而熔融温度由161．2℃下降至151．6℃;POM原位观察结果表明,β型成核剂DC26NDCA诱导iPP成核结晶的生长过程和方式符合附生结晶的规律。     

纳米碳酸钙及其表面处理对等规聚丙烯结晶行为的影响

应用差示扫描量热方法研究了不同表面改性碳酸钙纳米粒子对聚丙烯 (PP)等温与非等温结晶动力学的影响 ,并研究了上述各聚丙烯结晶样品的熔融行为和晶型 .研究发现纳米碳酸钙具有明显的成核效应 ,并具有较强的诱导 β 型结晶的能力 ,而且与粒子的表面处理密切相关 .     

聚L-乳酸/4,4'-二羟基二苯硫醚共混物的分子间相互作用及结晶和熔融行为

利用红外吸收光谱(FTIR)研究了聚乳酸(PLLA)/4,4'-二羟基二苯硫醚(TDP)熔融共混物的分子间相互作用,结果表明,PLLA的羰基与TDP的羟基之间形成了分子间氢键.通过差示扫描量热(DSC)研究了共混物的玻璃化转变行为及非等温结晶和熔融行为.结果表明,样品的玻璃化转变温度(Tg)随TDP含量的增加呈线性下降.共混物的熔融结晶温度(Tc)、结晶焓(ΔHc)、熔融温度(Tm)及熔融焓(ΔHm)均随TDP含量的增加呈下降趋势,而冷结晶温度的变化趋势则相反.当TDP达到40%(质量分数)时,共混物的DSC曲线既未出现结晶峰,也未出现熔融峰,表明该样品已完全成为非晶态物质.广角X射线衍射(WAXD)分析结果表明,TDP的加入未改变PLLA的晶型,但导致其晶面间距变大,晶体结构变得松散.因此共混物熔点的下降归因于分子间氢键的形成降低了PLLA分子链的运动能力及晶体的紧密程度而非晶型的改变.     

聚丙烯/累托石纳米复合材料的非等温结晶动力学研究

在双螺杆挤出机上熔融共混制备了聚丙烯 (PP) 有机累托石 (OREC)纳米复合材料 ,采用广角X 射线衍射 (WAXD)定性地分析了PP OREC纳米复合材料及纯PP的结晶形态 ,由半峰宽定性地判断了对应晶面法向的晶粒的大小 .结果表明有机累托石没有改变聚丙烯的结晶晶型 (纳米复合材料主要还是α晶型 ) ,但是细化了晶粒的尺寸 .采用差示扫描量热法 (DSC)定量地研究了复合材料的非等温熔融结晶动力学 ,对所得数据分别用Jeziorny法的Mo法进行了处理 ,表明非等温结晶动力学参数Zc 及Avrami指数n随冷却速率的增加而增加 ,复合材料的Avrami指数n大于纯PP的n ;对相同配比的纳米复合材料 ,随着结晶度的增加 ,单位结晶时间里达到一定结晶度所需要的降温速率F(T)增大 ,对同一个设定的结晶度 ,纳米复合材料的F(T)比纯PP的小 ,说明需要的降温速率减小 .所有这些均说明有机累托石可作为聚丙烯的结晶成核剂 .     

轻质碳酸钙／聚丙烯共混物中聚丙烯β—晶的成核结晶研究

用Ｘ射线衍射和差示扫描量热法研究了轻质碳酸钙／聚丙烯共混物（Ｌ－ＣａＣＯ３／ＰＰ）中ＰＰβ－晶的成核结晶现象，发现ＰＰβ－晶的成核结晶与ＰＰ的来源和Ｌ－ＣａＣＯ３在共混物中的含量有关，铝酸酯偶联剂对共混体系的ＰＰβ－晶的成核结晶有显著的增强作用。分析认为共混物中ＰＰβ－晶的成核结晶现象是ＰＰ中存在的某些杂质（主要是催化剂残余物）与Ｌ－ＣａＣＯ３组成的复合成核剂作用的结果，而铝酸酯是这种复合成核剂的     

聚丙烯的结晶形态调控与高性能化

聚丙烯作为目前最重要的通用塑料之一,对其进行高质化改性具有重大的现实意义.基于聚丙烯的同质多晶态行为,加入成核剂进行β结晶改性是改善聚丙烯韧性和热稳定性的有效方式.过去的研究主要关注结晶度、β晶含量等对性能的影响.而近年来我们提出通过调控聚丙烯的β结晶形态来实现其高性能化的新思路,并开展了卓有成效的研究工作:(1)利用小分子成核剂的溶解性及自组装影响聚丙烯的结晶行为,获得了如球晶、横晶、花瓣状晶等形态,实现了对β结晶形态的有效调控;(2)特定的结晶形态能够使聚丙烯的韧性显著增加,并且热变形温度进一步提高,证实结晶形态会对宏观性能发挥重要作用;(3)β结晶形态调控有利于获得更佳的成孔均匀性与高的孔隙率,对制备高品质锂电池隔膜有明显的指导意义.结晶形态调控可望成为实现结晶性聚合物高性能化与功能化通行的、高效的策略.