聚丙烯多层次结构调控：成核作用与合金化研究进展

聚丙烯是目前应用最广泛的通用塑料之一,在国民经济和日常生活中发挥了重要作用。作为半结晶材料,聚丙烯及其合金的性能很大程度上取决于微观结构,包括晶型、结晶度、取向、相形态和尺寸等。本文综述了课题组近年来在聚丙烯及其共混物的结构和性能研究方面的进展,包括聚丙烯/成核剂、聚丙烯釜内合金、聚丙烯/弹性体共混物,以及聚丙烯/刚性粒子复合物等。针对我国聚丙烯树脂产能快速增长但高端聚丙烯树脂缺乏的突出矛盾,深入开展聚丙烯基础结构和性能关系的研究仍具有十分重要的意义。     

聚丙烯/凹凸棒土纳米复合材料结晶形态和形貌研究

采用熔融共混的方法 ,制备聚丙烯 凹凸棒土纳米复合材料 .通过X射线衍射 (XRD)分析凹凸棒土在聚丙烯复合材料中晶面间距的变化以及对聚丙烯晶型的影响 ,结果表明凹凸棒土在复合材料中晶面间距没有变化 ;聚丙烯晶型没有发生变化但晶粒尺寸增加了 .用示差扫描量热法 (DSC)分析聚丙烯复合材料的结晶度的变化 ,发现凹凸棒土的加入使复合材料的结晶温度提高 ,结晶速率增大 ,结晶度增加 .用偏光显微镜(POM)观察凹凸棒土对聚丙烯球晶的影响 ,结果表明凹凸棒土的加入起到了成核剂的作用 ,使得聚丙烯球晶尺寸减小 ,当凹凸棒土的加入量到 10 %左右时 ,观察不到完整的球晶 .利用扫描电子显微镜 (SEM)和原子力显微镜 (AFM)观察凹凸棒土在聚丙烯中的分散 ,发现凹凸棒土在聚丙烯基体中分散比较均匀 ,但呈无序分布 .     

在低频振动场中注塑成型iPP试样的结构与性能研究

利用自行研制的低频振动注塑成型装置进行等规聚丙烯(iPP)试样的结构与性能研究.实验中对常规注射和振动注射成型的试样力学性能和微观形态进行了对比实验.采用低频振动注塑成型工艺实现了IPP试样的自增强,在190℃下进行注射,强度由常规试样的41.3 MPa最大提高到振动试样的48.4 MPa(振幅PA=59.4 MPa,振频FR=0.7 Hz),强度提高了17.2%;SEM显示常规试样芯层结构主要由球晶构成,振动注射使球晶在流动方向上变形、取向,晶粒尺寸得到细化;DSC表明振动注射促进熔融峰向高温漂移,晶体结晶更加完善,结晶度最大提高了12.1%;WAXD显示低频大振幅振动注塑有利于γ晶型的生成,γ晶型有利于试样实现自增强.     

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.     

聚丙烯催化合金的结晶行为研究

近 1 0年来 ,Montell公司发展的聚丙烯催化合金 (Polypropylene catalloy,PP-c)技术受到广泛关注 .该技术采用具有特定结构的催化剂粒子 ,在适当的聚合条件下 ,得到具有一定大小、形状及内部形貌的聚合物粒子 .由 PP-c技术获得的材料性能可以在非常宽的范围内进行调节 ,其呈现出的高强度可以与工程塑料相比拟 ,柔性可以与聚乙烯相媲美 [1] .结晶性聚合物的结晶度、球晶尺寸等因素对其机械性能 ,尤其是冲击韧性具有重要的影响[2 ,3] .改性聚丙烯的结晶行为及其与物理机械性能之间的关系一直备受关注 .对于纯聚丙烯、聚丙烯与橡胶的共混物…     

聚丙烯釜内合金的相态研究

聚丙烯釜内合金具有良好的刚韧平衡性能,历经30多年的发展,在包装、汽车和建筑等领域已得到广泛的应用。其优异的性能及复杂的多相、多组分结构更是引起了相关领域研究者的高度关注。聚丙烯釜内合金是一种在聚合釜内直接合成的多相、多组分聚合物体系,其初始产品常以粉末或球型颗粒的状态存在,具有非常复杂的相形态,并且在加工成型过程中,由于相形态的演变会形成更加丰富的微结构,从而对聚丙烯釜内合金最终的力学性能产生决定性的影响。目前对于聚丙烯釜内合金体系的分子链结构-聚集态结构-产品性能之间的构效关系仍然有很多问题亟待解决。近期研究表明在某些情况下,聚丙烯釜内合金体系中增韧相形成“核-壳”型结构(或多重“核-壳”型结构)时,可以实现最佳的刚性与韧性的平衡,但对于这些“核-壳”结构形成条件的控制及结构成分的精确测定仍有不足。本文主要总结了近年来聚丙烯釜内合金相态研究的进展,展望了该领域可能的发展方向。     

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.     

马来酸酐接枝聚丙烯的等温结晶动力学研究

用ＤＳＣ法追踪了马来酸酐接枝聚丙烯的等温结晶过程，讨论了马来酸酐降低聚丙烯球晶径向生长自由能，提高结晶速率，但降低聚丙烯结晶度的物理和化学机制．同时探讨了马来酸酐的接枝对球晶生长和成核机制的影响．     

β型聚丙烯注塑件的分层结构与力学性能

用X-射线衍射仪研究了不加和加成核剂形成不同晶型的三种聚丙烯注塑件的分层结晶结构,获得各层结晶度和β晶型含量(k_β)随皮芯距离的分布规律,测定了试件弯曲、拉伸和冲击性能。发现,纯等规聚丙烯试件主要含α晶型,皮层的结晶度和k_β低于芯层。加有α成核剂的试件仅含有α晶型,皮层的结晶度也低于芯层。加有β成核剂的试件主要含β晶型,皮层的结晶度和k_β值高于芯层。纯聚丙烯试件和β型为主的试件的分层结构中存在α晶和β晶间的转变。与α型聚丙烯相比,β型聚丙烯有较低的屈服强度,却有较高的抗张强度,显示很高的拉伸韧性和延展性,可明显提高室温以及玻璃化温度以下的低温抗冲击性能。     

纳米SiO_2对高抗冲聚丙烯树脂相结构与性能的影响

提出一种使高抗冲聚丙烯树脂的韧性和刚性同时得到提高的新方法.以亲油性纳米SiO_2改性高抗冲聚丙烯树脂,发现少量纳米SiO_2可显著降低高抗冲聚丙烯树脂中乙丙橡胶相的粒径和聚丙烯相的球晶尺寸,进而使高抗冲聚丙烯的常温韧性、低温韧性、刚性和耐热性同时得到提高.研究还发现,结晶成核剂和纳米SiO_2有协同效应,可使高抗冲聚丙烯的综合性能进一步得到提高.