聚丙烯共混體系結(jié)晶行為及結(jié)構(gòu)性能關(guān)系研究.pdf

1、聚丙烯(PP)因具有良好的綜合性能而受到廣泛關(guān)注，但是韌性不足的缺點(diǎn)，限制了其在更廣領(lǐng)域中的應(yīng)用。共混是最廣泛應(yīng)用的一種增韌方法，聚合物共混體系已成為開發(fā)新型聚合物材料的重要途徑之一，得到了越來越多的重視與關(guān)注。絕大多數(shù)的聚合物共混體系都是不相容或部分相容的，共混物由于相分離可以形成復(fù)雜的相形態(tài)，而相結(jié)構(gòu)對(duì)聚合物材料的各項(xiàng)物理性能具有重要影響。
　　本論文主要圍繞PP基共混體系，通過加入不同的共混組分及改變加工方法，探討了PP基共

2、混物結(jié)晶行為及結(jié)構(gòu)和性能之間關(guān)系，并獲得了制備高性能PP材料的方法。全文共有五個(gè)章節(jié)。
　　第一章為緒論，介紹基本的背景和文中所涉及的部分理論。
　　第二章中，我們通過力學(xué)測(cè)試發(fā)現(xiàn)高密度聚乙烯(HDPE)引入和進(jìn)一步的退火處理對(duì)PP有增韌協(xié)同作用。對(duì)純PP和PP/HDPE共混物，微結(jié)構(gòu)變化表征發(fā)現(xiàn)HDPE的引入顯著減小PP球晶尺寸。在130℃退火處理后，部分活動(dòng)無定形區(qū)(MAF)鏈段重排入剛性無定形區(qū)(RAF)和晶區(qū)，形成更

3、為致密的RAF區(qū)、更疏松的MAF區(qū)和增厚的晶片，這些結(jié)構(gòu)變化促進(jìn)了形變過程中的微孔的形成。特別地，對(duì)PP/HDPE共混物，鏈段重排在界面處更明顯，導(dǎo)致更多的晶區(qū)和RAF區(qū)鏈段可作為界面處交聯(lián)點(diǎn)，從而增強(qiáng)界面相互作用。研究工作說明退火后共混物急劇提升的韌性很大程度上與減小的PP球晶尺寸、形變過程中更多微孔的形成和增強(qiáng)的共混物界面有關(guān)。
　　第三章中，我們研究了不同晶型PP中OBC分散及結(jié)晶行為。通過不添加成核劑及添加α-、β-成核劑

4、，分別制備了基體結(jié)晶結(jié)構(gòu)主要為α、β晶型PP的PP/OBC共混物。SEM觀察發(fā)現(xiàn)分散相OBC在β-PP基體中分散尺寸顯著小于在α-PP基體中。由于OBC在β-PP基體中分散更好，在DSC非等溫結(jié)晶曲線上相應(yīng)觀察到OBC在β-PP基體中結(jié)晶溫度顯著降低，表現(xiàn)為結(jié)晶受嚴(yán)重抑制，而它在α-PP基體中結(jié)晶則不受抑制。本章工作中，我們首次發(fā)現(xiàn)PP基體晶型結(jié)構(gòu)對(duì)分散相結(jié)晶行為有顯著影響。此外，可以看到OBC在β-PP中更好的分散導(dǎo)致其對(duì)PP顯著更好

5、的增韌效果。為此，我們研究了PP晶型影響OBC分散及結(jié)晶行為的機(jī)理。因?yàn)樘砑应?成核劑后PP結(jié)晶速率介于未添加成核劑與添加α成核劑時(shí)之間，由此可排除結(jié)晶速率對(duì)OBC分散尺寸的影響。SEM觀察發(fā)現(xiàn)β-PP結(jié)晶結(jié)構(gòu)松散，球晶纖維間距較大，OBC硬段可能插入PP基體球晶纖維間;而在α-PP結(jié)晶結(jié)構(gòu)致密，球品纖維間距小，不利于OBC硬段插入。由此我們通過比較推測(cè)OBC分散尺寸差異主要與α和β晶型PP結(jié)晶結(jié)構(gòu)上的不同相關(guān)，更小的OBC分散尺寸可能

6、通過減小OBC分散微區(qū)中成核點(diǎn)數(shù)量而抑制OBC結(jié)晶。此外，研究還發(fā)現(xiàn)基體為β-PP時(shí)，OBC結(jié)晶行為與β-PP/OBC質(zhì)量比有關(guān)。這一比值越大，OBC結(jié)晶受抑制的相對(duì)含量則越高，反之亦然。本工作進(jìn)一步加深了對(duì)于OBC在不同晶型PP基體中分散及結(jié)晶行為的理解，對(duì)于制備具有特定結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的PP/OBC共混物具有重要意義。
　　第四章中，我們研究了β-成核劑在PP/聚碳酸酯(PC)共混物中的選擇分散。研究發(fā)現(xiàn)與純PP相比，PC引入導(dǎo)

7、致β-成核劑選擇分散在PC相中，從而抑制了β-成核劑對(duì)PP基體的成核作用。實(shí)驗(yàn)觀察到β-成核劑選擇分散的動(dòng)態(tài)過程,且這一選擇分散會(huì)受到組分黏度的影響，共混溫度降低導(dǎo)致的PC黏度升高會(huì)抑制β-成核劑的選擇分散。本章工作中還采用MAPP作為相容劑，極大的改善了PP與PC間的相容性，大大降低共混物中PC相尺寸，增大相界面的面積，促使β-成核劑更多地分散在界面處，從而使得制備基于β晶的PP/PC合金成為可能。
　　第五章是對(duì)全文的總結(jié)。<