等规聚丙烯在γ射线辐照下的链结构和结晶行为

利用凝胶渗透色谱(GPC)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和示差扫描量热(DSC)等手段对不同剂量γ射线辐照后等规聚丙烯(iPP)的分子链结构及结晶行为的变化进行了研究.结果表明,γ射线辐照使iPP的分子量下降,并在其分子链中产生羟基和羰基等极性基团,从而影响其结晶行为.在非等温结晶过程中,当辐照剂量≤50 kGy时,iPP的热结晶温度略有升高;增大辐照剂量,iPP的热结晶温度明显降低.iPP的熔融温度则随辐照剂量的增大而降低,且分裂成双峰.利用Avrami方程研究了辐照前后iPP的等温结晶动力学,发现辐照前后样品的Avrami指数n都在3左右,表明iPP的结晶遵循异相成核机理,且不受辐照剂量和等温结晶温度的影响,但总结晶速率随等温结晶温度和辐照剂量的升高而逐渐减小.探讨了iPP经过γ射线辐照后,分子链断裂、链结构变化和结晶速率之间的关系.     

等规聚丙烯在混合稀释剂中结晶行为

利用偏光显微镜和扫描电子显微镜研究了等规聚丙烯(iPP)在混合稀释剂中的非等温结晶行为和由热致相分离(TIPS)法制备的iPP微孔材料的结构。iPP的质量分数固定为30%,采用不同配比的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)/大豆油组成混合稀释剂。结果表明,混合稀释剂的配比影响体系的粘度和稀释剂与iPP的相容性,进而影响iPP球晶的生长和TIPS法制备的iPP微孔材料结构。在2K/min的降温速率的条件下,iPP球晶半径和球晶的生长速率均随时间的延长呈指数增长,iPP球晶生长速率随混合稀释剂中DBP含量的增加而降低,当iPP球晶生长时间达2min时,混合稀释剂中DBP的质量分数从0增加到60%,iPP球晶生长速率从41.9μm/min降至10.3μm/min,所制得的微孔材料断面均呈蜂窝状结构,且孔径随混合稀释剂中DBP含量的增加有明显增大的趋势。     

镧配合物对等规聚丙烯等温结晶性能的影响

利用Avrami方程和Lauritzen-Hoffman结晶动力学理论研究了一种镧配合物LaC对等规聚丙烯(iPP) 等温结晶行为的影响. 差示扫描量热法(DSC)和X射线衍射技术(XRD)研究表明, LaC的加入并未改变iPP的结晶形态, 但LaC的存在能提高体系的结晶度并显著加速iPP的结晶过程. 在130 ℃进行等温结晶时, 含0.5%LaC(质量分数)的iPP与纯iPP相比, Avrami指数n值无显著差异, 但前者总的结晶速率常数k值比后者提高约4倍,而半结晶时间t1/2值减少到后者的62%, Avrami方程分析结果表明LaC的存在主要起到增加晶核的作用. 利用Lauritzen-Hoffman结晶动力学理论, 通过对iPP在121 ℃、124 ℃、127 ℃和130 ℃下等温结晶的数据进行分析可知, 加入0.5%的LaC后, 体系的成核常数kg从纯PP的3.3×105 K2增加到PP/LaC的3.8×105 K2, 而结晶生长时大分子在垂直于分子链方向折叠的界面自由能σe从纯PP的0.223 J·m-2降低到PP/LaC的0.154 J·m-2, 表明LaC在iPP结晶过程中不仅起到增加晶核的作用, 同时使大分子链更易排入晶格, 即起到促进结晶成长的作用.     

等规聚丙烯/二元乙丙橡胶合金相分离对结晶动力学的影响

用小角激光光散射(SALLS)、相差显微镜(PCM)、示差扫描量热仪(DSC)和偏光显微镜(POM)研究了聚丙烯/二元乙丙橡胶(iPP/EPR)共混体系的相分离行为和等温结晶行为.发现iPP/EPR(50/50,W/W)发生的液-液相分离遵循spinodal机理.通过Cahn-Hilliard方程求得了不同实验温度下iPP/EPR的表观扩散系数(Dapp)以及spinodal温度(Ts).考察了不同相分离程度的iPP/EPR体系结晶动力学,发现延长相分离时间(tps)或提高相分离温度(Tps)均会导致半结晶时间(t1/2)增大,即结晶速率降低.这被归于EPR成核作用的降低.动力学分析结果表明Avrami模型适用于描述该体系的等温结晶过程,其结晶机理基本不受相分离程度的影响,结晶均以瞬时成核和三维生长为主.     

Effect of γ-Ray Irradiation on Chain Structure and Crystallization Rehavior of Isotactic Polypronylene

利用凝胶渗透色谱(GPC)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和示差扫描量热(DSC)等手段对不同剂量γ射线辐照后等规聚丙烯(iPP)的分子链结构及结晶行为的变化进行了研究.结果表明,γ射线辐照使iPP的分子量下降,并在其分子链中产生羟基和羰基等极性基团,从而影响其结晶行为.在非等温结晶过程中,当辐照剂量≤50 kGy时,iPP的热结晶温度略有升高;增大辐照剂量,iPP的热结晶温度明显降低.iPP的熔融温度则随辐照剂量的增大而降低,且分裂成双峰.利用Avrami方程研究了辐照前后iPP的等温结晶动力学,发现辐照前后样品的Avrami指数n都在3左右,表明iPP的结晶遵循异相成核机理,且不受辐照剂量和等温结晶温度的影响,但总结晶速率随等温结晶温度和辐照剂量的升高而逐渐减小.探讨了iPP经过γ射线辐照后,分子链断裂、链结构变化和结晶速率之间的关系.     

介观相分离对等规聚丙烯/烯烃嵌段共聚物共混体系相容性的影响

研究了2种烯烃嵌段共聚物(OBC1和OBC2)与等规聚丙烯(iPP)的相容性,其中2种烯烃嵌段共聚物具有相近的软硬段组成,软硬段中辛烯含量接近,但分子量不同.通过对OBC线性黏弹性的研究发现高分子量的OBC1会发生较强的介观相分离,而在所研究的温度范围内,低分子量的OBC2保持均相.利用了液滴回缩和流变学的方法测量了2种iPP/OBC共混体系的界面张力,同时采用动态力学分析研究了共混物中组分玻璃化转变温度的变化,并通过自浓度模型估算了2种OBC与iPP互溶的溶解度.结果发现虽然OBC1与iPP的界面张力较高,但二者之间的相容性却优于OBC2与iPP的相容性,这很可能是OBC1分子量大,嵌段共聚物的强介观相分离所导致其与iPP相容性更好.对iPP/OBC共混体系结晶行为的研究也证实了相容性差异对共混物中等规聚丙烯结晶行为的影响.     

热处理对尼龙6及其与聚酰胺嵌段共聚物共混体系晶体熔融行为和结晶结构的影响

采用溶液共混-共沉淀的办法获得尼龙6及聚酰胺嵌段共聚物/尼龙6共混体系粉末,样品在260℃下熔融之后经程序降温的方法得到非淬火样品,然后分别在190℃下高温退火不同时间(0~48 h),采用示差扫描量热仪(DSC)、广角X射线衍射仪(WAXD)、偏光显微镜(POM)等表征手段研究热处理对体系晶体熔融行为和结晶结构的影响.结果表明,(1)在相同的热历史条件下,嵌段共聚物的存在影响了尼龙6的结晶行为及结晶结构;(2)退火处理对两种样品有着不同的影响,对于尼龙6体系,退火处理促进了非晶相向晶相的转变,大大提高样品的结晶完善程度和结晶度;对于共混体系,退火处理同样促进了非晶相向晶相的转变,同时形成新的α型和γ型结晶,体系的结晶完善程度明显提高,退火48 h后,结晶度比原始样品提高约84%.     

制备方法对iPP/EPR合金晶相结构的影响

用示差扫描量热仪(DSC)和广角X射线衍射仪(WAXD)研究了溶液共混法和熔融共混法制备的等规聚丙烯/二元乙丙橡胶(iPP/EPR)(85:15,W/W)合金的晶相结构.发现溶液共混法制得的iPP/EPR合金晶相中仅存在α-iPP,而熔融共混样品中则同时生成了α-iPP和β-iPP.这一结果表明,EPR并不是iPP/EPR合金中β-iPP生成的关键因素.考察了结晶温度和熔体热处理对iPP/EPR合金晶相结构的影响,发现通常的热处理并不能消除合金中β-iPP的生成.     

尼龙1010结晶与熔融行为的研究

用DSC研究了降温速率R对尼龙10 10结晶与熔融的影响,以及室温(RT)和液氮(LN)骤冷退火样品的熔融.降温时结晶温度随R增大线性降低;T_g以上可完成结晶时结晶度相同;结晶起始温度>181℃生成的晶体有三个熔融峰,对应于环状和放射状球晶的转化与熔融;在181℃和T_g间结晶,无放射球晶转化峰;T_g下有结晶放热峰样品加热时有冷结晶发生.RT未退火样品三个熔融峰,退火温度T_α≥180℃样品两个峰,结晶度C∝T_a;LN未退火样品单一熔融峰,T_a>160℃双峰,T_a≤160℃三峰,低温峰温与C均∝T.     

等规聚丁烯-1/硬脂酸改性CaCO3纳米粒子复合材料制备与性能研究

通过双螺杆挤出共混制备了等规聚丁烯-1（iPB-1）/硬脂酸改性CaCO₃纳米粒子复合材料,以扫描电子显微镜（SEM）、差示扫描量热法（DSC）、动态流变及拉伸、冲击和弯曲等手段对其结构和性能进行表征,考察了不同含量CaCO₃纳米粒子在加入2种不同相对分子质量iPB-1时的影响规律.结果显示CaCO₃纳米粒子在较低相对分子质量iPB-1中分散较好,所得复合材料的动态流变复数模量、储能模量、损耗模量及复数黏度等动态流变性能以及拉伸强度等力学性能均随CaCO₃纳米粒子用量增多而明显增加;而CaCO₃纳米粒子在较高相对分子质量iPB-1中分散较差,所得复合材料的动态流变性能和力学性能变化较小甚至没有影响.iPB-1短链因端链作用相对长链在链构象调整时更容易而链活动性更强且缠结弱,对CaCO₃纳米粒子填充更敏感;iPB-1长链则主要受链缠结主导限制了其链构象调整能力进而链活动性较低,表现为更“强”的“强流体”特性,进而降低了CaCO₃纳米粒子...     

调控聚氨酯聚集态结构制备高性能介电弹性体

通过退火保温调控聚氨酯(TPU)的相结构、结晶结构和氢键结构,进而调控其模量和介电常数(ε’),提高TPU的电驱动性能.使用扫描电子显微镜(SEM)和小角X射线(SAXS)研究TPU的结晶结构,基于红外光谱对TPU的氢键变化进行半定量分析,使用原子力显微镜(AFM)研究TPU的微相分离结构.结果显示,退火温度和时间不同导致TPU的聚集态结构各异,对模量、ε’和电驱动性能产生了较为复杂的影响.低温(80℃)退火处理后,硬相分布于连续的软段相,且形成了较多软段结晶,相分离程度和氢键破坏程度提高.相比于高温(150℃)退火处理,低温退火后获得较高ε’的同时保持了较低的模量,从而产生较大电致形变.值得注意的是,低温退火条件下产生大范围的软段结晶,使得软段分子链之间排布紧密,导致TPU电击穿强度大幅度提升,得到具有高击穿强度、高电致形变的TPU介电弹性体材料. 80℃退火处理6 h后,TPU的电击穿强度从退火处理前的25 kV/mm提高至32 kV/mm,最大电致形变从0.77%提高至3.3%,提高4.3倍.     

等规聚丙烯/炭黑等温结晶过程中流变与导电行为的关联与同步测试

采用流变-导电行为同步测试方法,研究了等规聚丙烯(iPP)/炭黑(CB)复合体系的等温结晶行为,发现当CB体积含量φCB远高于渗流转变上限时,其体系的流变行为与导电性能均在某一特征时间处发生突变,电阻突变的特征时间短于动态储能模量(G′)或法向应力(FN)突变的特征时间,表明结晶诱导期存在CB粒子运动,促使CB粒子在晶粒尺寸增长期形成渗流网络;另一方面,与静态方法相比较,动态方法所测特征时间较短,表明动态方法对体系结晶结构变化的响应较静态方法更为灵敏.     

链缠结对等规聚苯乙烯结晶的影响

在1×10^－3～2×10^－5 g•mL^－1溶液浓度范围内, 用溶液雾化冷冻升华法制备了等规聚苯乙烯(i-PS)的单链、寡链非晶态聚集体. 随着溶液浓度降低, i-PS分子链团间的分离程度增大, 链间缠结随之减少, 因此冷冻升华制备的样品中单、寡链线团数目逐渐增多. DSC研究结果表明随着溶液浓度的降低, 冷冻升华样品的结晶温度逐渐降低; 等温结晶得到的晶粒熔点和结晶度降低. 由浓度为2×10^－5 g•mL^－1溶液制备的i-PS样品在468.3 K熔体结晶60 min后, 得到平均体积约为1.5×10⁴ nm³的单链晶粒. 用SEM观察到晶粒尺寸约为20～50 nm. 采用偏光显微镜(POM)测量了不同温度等温时i-PS单、寡链聚集体球晶的生长速率. 用Hoffmann理论进行了描述, 计算得到了i-PS单链聚集体熔体结晶片晶的端表面能(σ_e)为30.2 erg•cm^－2, 侧表面能(σ)为5.7 erg•cm^－2及单分子链折叠功(q)约为4.5×10^－13 erg•molecule^－1. 与文献值相比, 实验结果表明链缠结对聚合物结晶有很大影响.     

过冷等规聚丙烯熔体的流变学行为

采用毛细管流变仪研究低于表观熔点的过冷聚丙烯熔体的流变学行为.过冷聚丙烯熔体先经过一段诱导期后,熔体发生凝胶化,剪切黏度在短时间内大幅度升高,最终固化结晶.在诱导期中,过冷聚丙烯熔体的流变行为与高于聚丙烯熔点的常规熔体的流变行为相仿.诱导期的长度与温度有关.在160℃下,诱导期的长度足够长,于是使用过冷聚丙烯熔体进行纺丝加工成为可能.实验结果表明,由过冷熔体制备的初生纤维各项性能与由高温熔体制备的初生纤维亦相似,因此,通过降低喷丝头温度的方法发展一种节能降耗的聚丙烯纤维制造技术有潜在的可能性.     

釜内聚合法制备间规聚苯乙烯与聚丙烯共混复合材料

采用MgCl2 TiCl4 β 二酮 MAO催化体系合成间规聚苯乙烯 (sPS)与等规聚丙烯 (iPP)共混复合材料 .对催化剂的活性和共混复合材料的组成随Al∶Ti和聚合温度的变化进行了表征 ,催化剂的活性可达 1.5× 10 5gB[molTi·h]- 1 ,sPS的含量可控制在 5 5 %～ 82 % .采用示差量热扫描仪 (DSC)和扫描电镜 (SEM)对共混复合材料的热性能和微观结构进行了研究     

月桂酸碱金属离子盐/芳基杂环磷酸铝盐复配体诱导等规聚丙烯结晶成核作用

以芳基杂环磷酸铝盐(AHP-Al OH)作为成核主体,分别含有Li+、Na+、K+3种碱金属离子的月桂酸盐(alkali metal salt of lauric acid,AMSLA)为配体,研究了该类复配体系协效诱导等规聚丙烯(i PP)成核作用规律.通过偏光显微观察、示差扫描量热分析、力学性能测试、光学性能测试以及耐热性能表征等手段,研究不同碱金属离子对复合材料结晶结构、结晶行为以及力学性能、光学性能、耐热性的影响.结果表明,Li L、Na L和KL对i PP的成核作用较差,对球晶尺寸的细化不明显,平均尺寸为161μm,与纯i PP在球晶尺度在同一数量级,结晶温度提高小于6.5℃,成核有效性低于20%,对复合材料力学性能、光学性能及耐热性的改善非常有限;APH-Al OH对i PP的成核作用达到中等水平,晶体尺寸比纯i PP减小了1个数量级,达到16μm,结晶温度提高13.7℃,成核有效性提高到45.4%,力学性能,光学性能及耐热性同样达到中等水平;Li L、Na L和KL与APH-Al OH复配后对i PP的球晶尺度迅速减小至5μm以下,比纯i PP球晶尺寸小2个数量级,结晶峰值温度可提高20℃以上,成核有效性高达60%以上,拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量平均分别提高15.0%、44.2%、64.0%.雾度值平均下降72.8%,透光率平均增加13.9%,热变形温度平均升高53.8%.AMSLA和APH-Al OH之间表现出极强的协效成核作用,AMSLA中碱金属阳离子对复配体之间的协效成核作用影响对不同性能之间有不同表现,其对结晶峰值温度,力学性能、耐热性能方面的影响表现为Na+K~+Li~+,而对光学性能方面表现为Li~+Na~+K~+.     

聚丙烯/高密度聚乙烯高取向共混物的附生结晶

<正> 最近,聚合物之间的附生结晶引起人们的极大兴趣和关注。附生结晶是一种结晶物质在另一种结晶物质上的取向生长,二者之间有特殊的作用。这种附生作用对结晶聚合物共混体系的形态结构和性能有极为重要的影响。本工作以电子显微镜方法研究熔体拉伸直接导致等规聚丙烯(iPP)和高密度聚乙烯(HDPE)共混物附生结晶。     

等规聚丙烯/聚丁烯-1釜内合金的结构与性能

高分子材料的组成、 组分分布及链结构与宏观性能紧密相关. 因此, 分析多组分釜内合金材料的链结构特点与性能之间的关系至关重要. 采用升温淋洗分级的方法对两种采用序贯两段聚合原位合成的等规聚丙烯/聚丁烯-1(iPP/iPB)釜内合金在-30 ℃~140 ℃温度范围进行分级, 采用核磁共振波谱仪、 傅里叶变换红外光谱仪、 差示扫描量热仪和凝胶渗透色谱仪等表征了级分的链结构及序列分布、 热行为、 分子量(M_w)及分子量分布(M_w/M_n)等. 结果表明iPP/iPB合金主要由5种级分组成, 高等规聚丁烯(iPB)为主要组分, 同时含有少量的丁烯-丙烯嵌段共聚物(PB-b-PP)和等规聚丙烯(iPP)等. 随淋洗温度升高, PB-b-PP级分中PP嵌段长度逐渐增加, PB嵌段长度逐渐减小; 在相同的淋洗温度, 合金B的嵌段共聚物级分中PP嵌段较长且结晶较完善; 合金B中iPB组分及嵌段共聚物组分含量较高, 使得合金B具有较高的拉伸强度、 弯曲强度、 优异的抗冲击性能、 较高的维卡软化温度及较快的晶型转变速率.     

向列相液晶共聚物作为β晶成核剂对等规聚丙烯结晶结构与热性能的影响

采用接枝聚合的方法,合成了一种新型聚硅氧烷类向列相液晶共聚物(LCP-H4),然后将LCP-H4与PP在一定工艺条件下密炼共混,得到了一系列的共混样品,采用WAXD、POM与DSC等研究了LCP-H4作为成核剂对PP样品结晶结构、形态与热性能的影响.结果表明,具有独特"液晶"性能的LCP-H4为PP结晶提供了更多的带自由能的晶核与较多的活性点,起到了异相成核的作用,既提高了PP的结晶速度、结晶温度和结晶度,又减小了球晶的尺寸,同时也改变了PP的结晶结构、形态及热力学与动力学,诱导出了β晶.此外,随着增加LCP-H4的含量及结晶温度,对应PP试样的β晶含量(Kβ)呈现先增加后降低的趋势,当LCP-H4含量为0.9%,在128℃等温结晶1h,对应成核PP的Kβ最大,为54%.     

等规聚丙烯β晶型向α晶型的相转变行为研究进展

等规聚丙烯(iPP)是典型的多晶型半结晶性聚合物,其常见晶型有单斜(α),三方(β),三斜(γ)以及四方或双四方(e),其中稳定性最好的α晶型和处于亚稳态的β晶型工业和经济价值较大,因此二者之间的相转变行为得到了人们的广泛关注.本文综述了近年来β→α-iPP生长相转变的研究进展.在高临界温度(141°C)和低临界温度(100°C)区间内,β-iPP生长速率高于α-iPP,而温度高于141°C,或低于100°C,由于α-iPP在动力学上占优势,β-iPP会发生向α-iPP的生长转变.但由于α-iPP是热力学上最稳定的晶型,β-iPP熔融重结晶过程也会发生β→α-iPP相转变.此外,拉伸形变过程中也会发生β→α-iPP相转变,广泛用于制备聚丙烯气体交换膜、过滤膜或锂电池隔膜等.目前对变形过程中的β→α-iPP相转变机理还存在争议,本文也对2种主要的机理进行了介绍,并对聚丙烯晶型转变行为的研究方向进行了展望.