PP/苯乙烯系聚合物共混物中的β-成核剂作用的研究*

 该文采用负载型β-成核剂成核PP分别与PS、AS、ABS共混制备了β-PP共混物。用DSC和WAXD研究了苯乙烯系聚合物对β-成核PP中的β-成核作用的影响和β-PP共混物的结晶行为、结晶形态、熔融特性和β-晶含量。观察到随着苯乙烯系聚合物用量增加,β-成核PP的结晶温度稍有降低,尤其ABS。苯乙烯系聚合物加入不影响β-成核PP的熔融特性,呈现三个熔融峰。β-成核PP共混物的β-晶含量随着苯乙烯系聚合物用量增加而降低,但可得到β-晶含量高于80%以上β-PP共混物。     

蒙脱土/聚丙烯成核机理的α→β转变

蒙脱土(MMT)填充等规聚丙烯(i PP)仅形成α-晶。该文利用MMT的Ca2+与庚二酸(PA)反应形成庚二酸钙(Ca PA)制备了表面负载β-成核剂的MMT(β-MMT),FTIR和TGA证实了β-MMT表面Ca PA的形成。采用DSC和XRD研究了β-MMT填充i PP纳米复合材料的β-成核作用和β-晶含量,观察到随着MMT/PA质量比减小(即PA用量增加),i PP复合材料的结晶峰温提高,α-晶熔融峰强逐渐减弱,β-晶熔融峰强逐渐增强,最后仅出现β-晶熔融单峰,表明β-成核作用增强。XRD结果表明随着MMT/PA质量比减小,β-晶含量逐步提高,当MMT/PA质量比为100制备的β-MMT填充i PP纳米复合材料全部形成β-晶。以上结果表明,MMT粒子表面负载β-成核剂可实现MMT填充i PP复合材料结晶从α-晶转变为β-晶。     

纳米CaCO3/PP复合材料光氧老化行为的红外光谱研究

 熔融挤出制备了3种大分子相容剂改性纳米CaCO₃/PP复合材料,利用FTIR研究了复合材料的光氧化行为。结果表明,纳米CaCO₃促进了PP的光氧化降解,但不改变PP的光氧化反应机理。不同相容剂对纳米CaCO₃/PP复合材料光氧化行为有不同的影响,马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MA)和马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA-g-MA)促进纳米CaCO₃/PP复合材料的光氧化降解,而马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MA）降低纳米CaCO₃/PP复合材料的光氧化速率,认为与不同相容剂对PP结晶形态和结晶度有不同影响有关。     

纳米CaCO3/β-聚丙烯/短切涤纶纤维三元复合材料的结晶行为

通过挤出共混制备纳米碳酸钙/β-成核聚丙烯/短切涤纶纤维复合材料,用马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MA)改善相容性.研究了材料中PP的结晶和熔融行为,用修正Jeziorny法、Ozawa法及莫志深法处理了PP的非等温结晶行为.结果表明涤纶纤维和CaCO3能够促进PP的结晶和诱导形成β晶.加入β-成核剂后可得较高β晶含量的复合材料,相容剂对β-成核剂的协同作用使得β晶含量进一步增加.莫志深法能够很好地描叙复合材料中PP的非等温结晶动力学过程,而Jeziorny法和Ozawa法分析的效果不理想.     

碳酸钙填充β-成核PP复合材料的力学性能

为研究β-晶对碳酸钙填充PP复合材料力学性能的影响,该文采用负载β-成核剂的纳米碳酸钙(β-CC)混合纳米碳酸钙(CC)或微米碳酸钙(WC)填充PP制备了β-PP复合材料及其PP-g-MA、POE-g-MA和EVA-g-MA作为相容剂的增容复合材料。力学性能研究结果表明,随着CC和WC用量增加,PP拉伸强度降低、模量提高;β-CC填充PP复合材料模量提高,拉伸强度变化不大。PP-g-MA增容提高填充PP复合材料拉伸强度、杨氏模量和冲击强度;POE-g-MA增容明显提高冲击强度,EVA-g-MA增容降低拉伸性能。β-CC/PP复合材料冲击强度随着β-CC用量增加而提高,β-CC/CC/PP和β-CC/WC/PP冲击强度高于CC/PP(w(CC)/w(PP)=5/95)和WC/PP(w(WC)/w(PP)=5/95)复合材料归结于高韧性β-晶形成。     

AA改性纳米CaCO3/聚丙烯的结晶与熔融行为

用双螺杆挤出机制备了丙烯酸(AA)改性纳米CaCO3，PP复合材料，通过DSC研究改性纳米CaCO3，PP中PP的结晶与熔融行为。结果表明纳米CaCO3对PP有异相成核作用，加入纳米CaCO3可使PP结晶温度提高，对熔融峰温影响不大，但能诱导β-PP晶的形成，熔融曲线上出现双峰。随从用量增加，PP的结晶温度和β-PP熔融峰的强度都提高。DCP存在下，能进一步提高了AA改性纳米CaCO3/PP的结晶温度。     

无规共聚聚丙烯中β-晶的增韧作用

为提高无规共聚聚丙烯(PPR)冲击强度,制备了庚二酸钙成核PPR和纳米碳酸钙与负载庚二酸钙的纳米碳酸钙填充PPR,采用力学性能测试方法、DSC、XRD和SEM对比研究了其力学性能、结晶性能和β-晶含量。讨论了庚二酸钙和纳米碳酸钙及其负载庚二酸钙的纳米碳酸钙对PPR冲击强度、断裂伸长率、结晶温度和β-晶含量的影响,指出采用负载型β-成核剂是提高PPR韧性的有效方法。     

PS/纳米CaCO3复合材料玻璃化转变及物理老化研究

 通过差示扫描量热法（DSC）测定了PS/纳米CaCO₃复合材料的玻璃化转变温度及热物理老化样品的解缠结热焓。结果表明：纳米粒子加入有利于PS分子链段松弛运动,PS/纳米CaCO₃复合材料的Tg随纳米粒子含量增加而有不同程度的下降。复合材料物理老化后,Tg向高温方向移动,解缠结热焓值比纯PS增大并随物理老化温度的提高而增加。68 ℃或78 ℃老化样品分别在纳米CaCO₃质量分数为1%和3%时出现最大解缠结热焓值。与PS/纳米CaCO₃相比,PS/包覆纳米CaCO₃复合材料的Tg虽然变化不大,但解缠结热焓值提高。     

两种类型成核剂对聚丙烯结晶行为及力学性能的影响

用差示扫描量热仪和X射线衍射仪对两种类型成核剂改性的聚丙烯的结晶行为进行了表征,结果表明,两种成核剂的加入均可提高聚丙烯的结晶起始温度和结晶峰温度,并加快结晶速度.α成核剂的加入使聚丙烯结晶度增大,从而使刚性增加,但抗冲击强度有所下降;β成核剂的加入使聚丙烯中β晶含量大幅度地提高,从而使聚丙烯抗冲击强度提高,即韧性增加.     

新型聚丙烯β晶型成核剂的评价

针对现有成核剂的缺陷与不足,选取不同结构的有机化合物作为等规聚丙烯β晶型成核剂。采用广角X射线衍射分析(XRD)和偏光显微镜(PLM)、差示扫描量热法(DSC)几种手段对其改性聚丙烯的晶体结构、结晶形态及结晶行为进行了表征。结果表明,TY30是一种有效的β晶型成核剂,在其质量分数为0.5%时,β晶相对百分含量达76.78%;晶体表现为典型的β晶形态;与市售β晶型成核剂TMB-5相比,结晶温度提高不明显,但结晶度提高了6%。     

β型成核剂在聚丙烯中的应用Ⅰ.NA-BW引导聚丙烯结晶行为及力学性能

通过酰胺化合物(NA-BW)引导等规聚丙烯(iPP)制备高水平β晶型聚丙烯(β-iPP),借助广角X射线衍射(WAXD),差示扫描量热仪(DSC)及偏光显微镜(POM)研究其结晶形态及结晶行为,并研究了β型成核剂对iPP力学性能的影响。结果表明:加入β型成核剂NA-BW后,iPP的晶型和球晶形态均发生变化;等温结晶研究表明聚丙烯的半结晶时间(t1/2)明显降低,即结晶速度加快,非等温结晶研究表明iPP的结晶温度提高;iPP的冲击强度大大提高,拉伸和弯曲性能却略有下降。当成核剂用量为3 m g/g时,悬臂梁缺口冲击强度达到最大值,提高达3.5倍,由49.35J/m提高到176.23 J/m。热稳定性实验表明β型成核剂对聚丙烯成核效果的热稳定性良好。     

负载庚二酸钙硅灰石填充聚丙烯的β-成核作用研究

为获得硅灰石填充β-聚丙烯(β-PP)复合材料,该文采用硅灰石与庚二酸反应制备负载庚二酸钙的硅灰石(β-W),并对比研究硅灰石和β-W对聚丙烯(PP)结晶具有的异相成核作用。FTIR和TGA结果证实β-W表面庚二酸钙的形成。DSC、XRD和POM结果表明硅灰石表面形成的庚二酸钙导致硅灰石表面成核机理的α→β转变。β-W填充PP复合材料主要形成β-晶,β-W具有的β-成核作用与硅灰石/庚二酸质量比有关。     

紫外光老化PP/纳米CaCO_3复合材料结晶与熔融行为研究

用DSC和WAXD研究了紫外光老化PP/纳米CaCO3(PP/CC)和相容剂改性PP/CC复合材料的结晶与熔融行为,结果表明随着紫外光老化时间增加,PP熔融温度逐渐降低,结晶度先增加后趋于稳定;PP结晶温度先提高后降低,PP/CC结晶温度降低,相容剂改性PP/CC降低更加明显。紫外光老化PP/CC结晶温度高于纯PP,表明CC对老化PP还具有异相成核作用。未光照的PP-g-MA和POE-g-MA改性PP/CC结晶温度高于未改性的,归结于相容剂与CC相互作用形成的钙盐的异相成核作用;但紫外光老化后PP结晶温度低于未改性PP/CC的,归结于钙盐受到紫外光的作用,失去对PP结晶的异相成核作用和诱导PP生成β晶的能力。     

纳米CaCO3/聚丙烯的结晶熔融多峰行为研究

用差示扫描量热法(DSC)研究了纳米CaCO3/PP和改性纳米CaCO3/PP的非等温和等温结晶的多熔融行为。结果表明纳米CaCO3明显提高PP的结晶温度,诱导PP形成β晶。反应性单体改性纳米CaCO3/PP的结晶温度进一步提高,但对β晶熔融峰强影响不大。而在引发剂存在下反应性单体改性的纳米CaCO3/PP,促进β晶的熔融峰强明显增强。PP出现双熔融峰与PP形成β晶或者在等温结晶时形成两种不同形态有关。结晶温度提高,双峰移向高温;纳米CaCO3/PP的高温熔融峰高比低温熔融峰的高,但改性纳米CaCO3/PP在较高结晶温度时,高温熔融峰高反而比低温熔融峰的低。延长等温结晶时间对熔融峰温影响不大。     

无机粒子对聚丙烯/β晶型成核剂体系的晶型影响

采用熔融压片法制作聚丙烯薄片,以WAXD为测试手段考察研究了纳米SiO2、纳米CaCO3及5A型分子筛三种无机粒子对PP/β晶型成核剂体系晶体形态的影响,得出了各种体系中β晶型的相对百分含量Kβ值。结果表明,5A分子筛和纳米CaCO3成核能力较弱,对β晶型成核剂的诱导影响作用不明显,是较好的无机填料粒子。而纳米SiO2少量加入即能强烈影响晶体形态。这一结果可用竞争成核的机理解释。     

热历史对聚丙烯β—晶热熔转变的影响

用X-射线衍射和DSC,研究了用成核剂制得主含β-晶的的聚丙烯试样,在油浴及DSC样品池内等温结晶及不同条件热处理的各种样品的结晶度、β-晶相对含量及热熔行为;讨论了它们的变化情况及原因,阅明了伴随有重结晶现象的热熔过程的热历史影响。     

成核剂对聚丁烯-1的结晶性能及晶型转变的影响研究

介绍了聚丁烯-1的晶型结构及晶型转变,综述了成核剂对聚丁烯-1的结晶性能及晶型转变的影响研究进展,包括有机成核剂、无机成核剂和高分子成核剂,指出了超细或纳米尺度成核剂将是PB-1成核剂发展的方向。     

β型成核剂在聚丙烯中的应用Ⅱ.NA-BW作用下聚丙烯的非等温结晶动力学

添加酰胺类β型成核剂制备了高水平β晶型聚丙烯(β-iPP),用差示量热扫描仪(DSC)手段研究了其非等温结晶行为,对所得数据用修正A vram i方程的Jeziorny法和莫志深法进行处理。结果表明:β型成核剂NA-BW的加入可提高聚丙烯的结晶度以及峰值结晶温度,当降温速率为10°C/m in时,纯聚丙烯和β晶型聚丙烯的结晶温度分别为110和116°C,同时也明显地提高聚丙烯的结晶速度,在5°C/m in降温速率下,纯聚丙烯和β晶型聚丙烯的t1/2分别是2.19和1.78 m in。     

铝系新型聚丙烯成核剂的制备及表征

利用苯甲酸、硬脂酸、对叔丁基苯甲酸与铝酸异丙酯,制备了新型的聚丙烯成核剂AlB,AlY和AlD.利用TG考察了成核剂的热稳定性,采用广角X射线衍射分析(XRD)、差示扫描量热法(DSC)对其改性聚丙烯的结晶性能进行了表征,并测试了其维卡温度和力学性能.结果表明,成核剂AlB,AlY和AlD的加入诱导PP以α晶型结晶,PP/AlY,PP/AlB和PP/AlD的冲击强度由纯PP的9.43 kJ/m2分别提高到30.13,24.06和29.83 kJ/m2,且拉伸强度和弯曲强度都略有提高.DSC分析和维卡软化点测试可以看出,成核剂AlD,AlB提高了PP的结晶温度和结晶度,AlY使PP的结晶温度提高,但结晶度略有下降.     

β成核剂改性聚丙烯的研究

研究了β晶型成核剂对聚丙烯力学性能和热学性能的影响,并对其进行了DSC、正交偏光显微镜和电镜观察.研究表明:添加β成核剂后,聚丙烯晶型由α晶型向β晶型转变,韧性大大增强.β成核剂用量在0.2%时,冲击强度比未加成核剂时提高了3倍左右,其拉伸强度几乎没有变化,其软化点提高了15~20℃.