HIPP-POE二元共混物及其增韌iPP的研究.pdf

1、為克服聚丙烯脆性高，缺口沖擊強度低等缺點，本論文采用新型茂金屬聚烯烴彈性體(poly(ethylene-1-octene，POE)作為增韌材料，以共聚聚丙烯(HIPP)為助增韌劑，利用二次擠出共混技術(shù)，在雙螺桿擠出機上制備了iPP/HIPP/POE共混物。利用DSC、毛細管流變儀、偏光顯微鏡和SEM等研究了iPP/HIPP/POE共混物的力學(xué)性能、相態(tài)、結(jié)晶動力學(xué)和流變行為。 (一)iPP/HIPP/POE共混物的力學(xué)性能和形態(tài)

2、結(jié)構(gòu)。由于iPP與HIPP的組分不同，加入少量的POE即可實現(xiàn)HIPP的“脆-韌轉(zhuǎn)變”，而iPP只有在加入較高含量的POE(基體樹脂重量的42.3-66.7％)才能實現(xiàn)“脆-韌轉(zhuǎn)變”?；谏鲜鼋Y(jié)果和HTPP中含有聚丙烯均聚物考慮，HIPP有望作為POE的助增韌劑協(xié)同提高iPP的韌性。實驗結(jié)果表明，iPP/HIPP/POE共混體系中當(dāng)HIPP/iPP高于40/60時，在較低的POE含量范圍(基體樹脂總重量的20-30％)內(nèi)iPP實現(xiàn)了“脆

3、-韌轉(zhuǎn)變”。iPP/HIPP/POE(40/60/40)三元共混物的常溫沖擊強度達到了47.9KJ/m2，較純iPP(2.6KJ/m2)提高了17.4倍。SEM照片中可以看出，在較低POE(或HIPP)含量下，形成了核為以LPE和EPR為主體的分散相、殼為POE的核-殼結(jié)構(gòu)，隨著POE(或HIPP)含量的增加，幾乎很難觀測到以LPE和EPR為主體的分散相，POE相疇進一步變小，分散更為均勻；同時兩相界面結(jié)構(gòu)也逐漸由兩相清晰界面向均相模糊

4、界面結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，兩相界面結(jié)合力增強。 (二)iPP/HIPP/POE共混物結(jié)晶動力學(xué)研究。Avrami方程能很好的描述iPP/HIPP/POE共混物的等溫結(jié)晶行為。POE的加入起到異相成核的作用，提高了PP的結(jié)晶成核速率。PP及iPP/HIPP/POE共混物的晶體生長都為二維盤狀生長和三維球晶生長并存的方式。Hoffman-Weeks理論得出三元共混物的平衡熔點低于純PP，表明POE的加入降低了PP的結(jié)晶完善程度。 在非等

5、溫結(jié)晶動力學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)Ozawa理論不適用于描述iPP/HIPP/POE共混物的非等溫結(jié)晶過程，而修正的Avrami方程和Mo法能很好的處理此過程。POE的加入雖然提高了共混物的結(jié)晶成核速率，但并沒有改變PP基體的成核和晶體生長規(guī)律，均為瞬時成核，三維生長。由Hoffman-Lauritzen理論及其推論得到的數(shù)據(jù)表明POE和HIPP的加入降低了垂直于分子鏈方向的折疊自由能和所對應(yīng)結(jié)晶溫度時的結(jié)晶活化能。 偏光顯微鏡證實了POE

6、的加入使共混物的球晶數(shù)目增多，粒徑減小。 (三)iPP/HIPP/POE共混物的流變行為研究。PP及iPP/HIPP/POE體系的非牛頓指數(shù)均小于1，呈現(xiàn)假塑性流體。在同一剪切速率下，隨著HIPP含量的增加，iPP/HIPP/POE共混物的剪切應(yīng)力逐漸降低，表明HIPP的加入細化了POE分散相相疇。iPP/HIPP/POE體系的粘流活化能都低于PP，說明前者的熔體粘度對溫度變化的敏感性不如后者。但隨著剪切速率的提高，粘流活化能有