均苯三甲酰胺類(lèi)聚丙烯成核劑的合成及應(yīng)用研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，聚丙烯的表觀消費(fèi)量和年產(chǎn)量逐年提高，應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛。但是目前聚丙烯的性能還不能完全達(dá)到各個(gè)領(lǐng)域的要求，因此要不斷通過(guò)改性來(lái)改善聚丙烯的綜合性能。在聚丙烯注塑、擠出等成型加工過(guò)程中添加成核劑能夠顯著改善聚丙烯的拉伸和彎曲性能，并提高聚丙烯的透明度，因此新型、高效成核劑的研究和開(kāi)發(fā)成為聚丙烯改性領(lǐng)域的熱門(mén)方向。
　　本文以1，3，5-苯三甲酰氯、環(huán)己胺和苯胺為原料，通過(guò)對(duì)反應(yīng)物混合條件、反應(yīng)溫度和

2、反應(yīng)時(shí)間等條件的調(diào)節(jié)制備了1，3，5-苯三甲酸三(環(huán)己胺)(BTA-99)和1，3，5-苯三甲酸三(苯胺)(BTA-93)，通過(guò)傅里葉紅外光譜(FT-IR)和差示掃描量熱儀(DSC)對(duì)合成的產(chǎn)物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，并研究了不同成核劑及成核劑的不同添加量對(duì)聚丙烯結(jié)晶行為和結(jié)晶動(dòng)力學(xué)的影響。
　　結(jié)果表明:在1，3，5-苯三甲酸三(環(huán)己胺)(BTA-99)和1，3，5-苯三甲酸三(苯胺)(BTA-93)的紅外光譜中分別能明顯觀察到BTA-

3、99和BTA-93的特征吸收峰。分析兩種產(chǎn)物的DSC熔融曲線，并同時(shí)和1，3，5-苯三甲酸的的熔融曲線做對(duì)比，結(jié)果顯示合成產(chǎn)物是所需要的BTA-99和BTA-93，并且產(chǎn)物中沒(méi)有其他雜質(zhì)。
　　研究BTA-99和BTA-93不同添加量時(shí)聚丙烯的結(jié)晶和熔融行為發(fā)現(xiàn)，BTA-99和BTA-93均為高效的聚丙烯成核劑，在非常低的添加量(BTA-99為0.04wt％，BTA-93為0.07wt％)時(shí)就能夠誘導(dǎo)聚丙烯在較高的溫度下結(jié)晶，添加

4、BTA-99和BTA-93時(shí)聚丙烯的結(jié)晶峰溫度分別比空白聚丙烯提高了7.0℃和5.7℃，和工業(yè)上常用的高效成核劑HPN-68改性聚丙烯的結(jié)晶峰溫度非常接近。不論是BTA-99改性的聚丙烯還是BTA-93改性的聚丙烯都只在165℃左右出現(xiàn)了熔融峰，說(shuō)明在BTA-99和BTA-93都只誘導(dǎo)聚丙烯生成α晶型。綜上所述，BTA-99和BTA-93都是高效的α晶型聚丙烯成核劑。
　　采用Avrami法研究了BTA-99改性聚丙烯和空白聚丙烯

5、的等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)。研究結(jié)果表明，BTA-99改性聚丙烯和空白聚丙烯的Avrami指數(shù)n接近，添加了BTA-99并沒(méi)有改變聚丙烯球晶的生長(zhǎng)模式。BTA-99改性聚丙烯比空白聚丙烯的結(jié)晶速率常數(shù)Zt更大，BTA-99改性聚丙烯比空白聚丙烯的半結(jié)晶時(shí)間(t1/2)和最大結(jié)晶速率時(shí)間(tmax)都更短。加入成核劑BTA-99后，聚丙烯的結(jié)晶活化能AE比空白聚丙烯降低了58kJ/mol。從結(jié)晶速率常數(shù)(Zt)、半結(jié)晶時(shí)間(t1/2)、最大結(jié)晶速率

6、時(shí)間(tmax)和結(jié)晶活化能(△E)等因素來(lái)看，添加成核劑BTA-99能夠顯著加快聚丙烯的結(jié)晶速率。
　　采用莫志深法研究了BTA-99改性聚丙烯和空白聚丙烯的非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)。研究結(jié)果表明，隨著冷卻速率的提高，聚丙烯熔體的過(guò)冷程度越大，聚丙烯的分子鏈移動(dòng)性更差，聚丙烯結(jié)晶過(guò)程相對(duì)越困難，使得聚丙烯的結(jié)晶峰越寬，結(jié)晶溫度越低。lnΦ是關(guān)于lnt的一條線性良好的直線，表明莫志深法能夠用來(lái)分析BTA-99改性聚丙烯的非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)。