1,3,5-苯三甲酸衍生物類聚丙烯成核劑的合成及應(yīng)用研究.pdf

1、聚丙烯(PP)具有合成工藝簡(jiǎn)單、綜合性能優(yōu)良及價(jià)格相對(duì)低廉，同時(shí)又容易進(jìn)行改性等特點(diǎn)，使得其改性新材料層出不窮，在汽車、家電、交通、建筑、計(jì)算機(jī)等行業(yè)上的用量日益擴(kuò)大。在聚丙烯中添加成核劑是改善聚丙烯力學(xué)性能、光學(xué)性能和提高其結(jié)晶速度的一個(gè)很有效的方法，也是近年來(lái)聚丙烯研究和開發(fā)的熱點(diǎn)。
　　 本文以1，3，5-苯三甲酸和金屬（氫）氧化物及環(huán)胺為原料，通過(guò)對(duì)反應(yīng)溫度、pH值的調(diào)節(jié)等條件進(jìn)行試驗(yàn)，制備了四種1，3，5-苯三甲酸金屬

2、鹽(鈉鹽(Na-BTC)、鉀鹽(K-BTC)、鈣鹽(Ca-BTC)、鎂鹽(Mg-BTC))和1，3，5-苯三甲酸三（環(huán)己胺）(BTCA-TCHA)，并研究了這類成核劑對(duì)聚丙烯結(jié)晶行為、力學(xué)性能、光學(xué)性能以及結(jié)晶動(dòng)力學(xué)等的影響。
　　 結(jié)果表明:1，3，5-苯三甲酸的鈉鹽(Na-BTC)、鉀鹽(K-BTC)和鈣鹽(Ca-BTC)有很好的成核效果，可使聚丙烯的結(jié)晶峰溫度分別提高6.5℃、7.2℃和7.9℃，尤其是Ca-BTC對(duì)聚丙烯

3、結(jié)晶峰溫度的提高接近于商業(yè)化的HPN-68成核劑，從而加快了聚丙烯的結(jié)晶速度，縮短了加工成型周期。然而1，3，5-苯三甲酸的鎂鹽(Mg-BTC)效果一般。
　　 通過(guò)對(duì)1，3，5-苯三甲酰胺類成核劑(BTCA-TCHA)在聚丙烯中的成核效應(yīng)的研究發(fā)現(xiàn)，成核劑BTCA-TCHA的加入可以大幅度提高聚丙烯的結(jié)晶峰溫度(Tp)、提高聚丙烯的力學(xué)性能和降低霧度。與空白聚丙烯相比，當(dāng)成核劑BTCA-TCHA添加濃度為0.2wt％時(shí)，可使聚

4、丙烯的結(jié)晶峰溫度提高12.2℃，拉伸強(qiáng)度提高9.72％，彎曲模量提高12.4％，霧度降低53.5％，其成核性能與典型的商業(yè)化產(chǎn)品美國(guó)Milliken化學(xué)品公司的山梨醇類成核劑Millad3988相當(dāng)。
　　 通過(guò)對(duì)BTCA-TCHA成核改性聚丙烯的非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)研究表明:修正Avrami方程的Jeziorny方法和莫志深法都適用于BTCA-TCHA成核劑改性聚丙烯的非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)研究。從修正Avrami方程的Jeziorny

5、方法分析發(fā)現(xiàn)，空白聚丙烯與成核聚丙烯的半結(jié)晶時(shí)間（t1/2）隨著降溫速率的增大而降低。在同樣的降溫速率下，空白聚丙烯的t1/2比成核聚丙烯的t1/2要大。當(dāng)降溫速率為10℃/min時(shí)，空白聚丙烯和成核聚丙烯的t1/2分別為0.67min和0.56min。另外，空白聚丙烯和成核聚丙烯的Avrami指數(shù)分別為3.91和3.28，這表明BTCA-TCHA的加入改變了聚丙烯的結(jié)晶成核和生長(zhǎng)方式。從莫志深法分析發(fā)現(xiàn)，空白聚丙烯和成核聚丙烯的F(T

6、)隨著相對(duì)結(jié)晶度的增加而增大，當(dāng)相對(duì)結(jié)晶度從20％增加到80％時(shí)，空白聚丙烯和成核聚丙烯所需的降溫速率分別從2.85和1.21上升至4.29和1.64。達(dá)到相同的結(jié)晶度，空白聚丙烯所需的降溫速率要大于成核聚丙烯所需的降溫速率。當(dāng)相對(duì)結(jié)晶度為20％時(shí)，空白聚丙烯和成核聚丙烯所需的冷卻速率分別為2.85和1.21，表明BTCA-TCHA的加入能有效地提高聚丙烯的結(jié)晶速度，與Jeziorny方法得到的結(jié)論一致。在非等溫結(jié)晶條件下，BTCA-T