PP塑料工程化应用改性研究

采用熔融共混法，在对化学交联、结晶成核剂、纳米SiO2、纳米CaCO3改性聚丙烯等进行了系统研究的基础上，讨论了各因素对复合体系力学性能的影响规律，进一步研究了纳米填料、交联剂、β晶型成核剂3，3，5，5-四甲基联苯胺(TMB)、热塑性弹性体(TPE)共用时对聚丙烯的增强、增韧规律。结果表明，聚丙烯被同时增强、增韧的条件分别是体系中加入质量分数O．5％β晶型成核剂TMB和质量分数0．5％交联剂A；质量分数2％纳米SiO2与适量TPE质量分数5％～10％纳米CaCO3与质量分数O．5％β晶型成核剂TMB。     

β晶型聚丙烯混杂复合体系的结构和性能

为了了解β晶型聚丙烯混杂复合体系的结构和性能,研究了β晶型聚丙烯在化学交联、添加纳米填料和热处理后的力学性能变化规律。结果表明5％～10％(wt)纳米CaCO3填料或2％(wt)交联剂与0．5％(wt)β晶型成核剂TMB共用时对聚丙烯有优良的增强、增韧效果;在80～150℃热处理温度范围内,加有05％(wt)TMB的聚丙烯在130℃时有最小的抗拉强度。经X衍射分析、差热分析证明在0.4％～0.8％(wt)TMB的用量范围内,对聚丙烯的β晶体的有序性和结晶效率影响不大,在0．5％(wt)成核剂TMB用量时,聚丙烯有最大的结晶度,130℃热处理可进一步提高聚丙烯β晶的结晶效率和总结晶度,结晶温度和熔融温度;加入纳米填料对β晶型聚丙烯的总结晶度和结晶效率影响不大,对有序性有较大的影响：而加入2％(wt)交联剂大大增加了总结晶度,同时大幅降低了β晶的有序度。偏光显微测试发现,纳米填料加入可降低球晶的尺寸和诱导纤维状的β晶形成。     

β成核剂对 PP／EPDM 复合材料固化及结晶行为的影响

分别以β成核剂二苯基己二酞二胺(NT–C)和芳酰胺类化合物(TMB–5)增韧 PP／EPDM 复合材料,制备了 PP／EPDM／NT–C 复合材料与 PP／EPDM／TMB–5复合材料。研究了β成核剂与 EPDM 的协同增韧效应,以及两种β成核剂对 PP／EPDM 复合材料固化行为及结晶行为的影响。结果表明,在 TMB–5含量相同时,随着 EPDM含量的增加,PP／EPDM／TMB–5结晶速率先增大后减小,在 EPDM 质量分数为10%时达到最佳。在 EPDM 含量相同时,随着 NT–C 含量的增加,PP／EPDM／NT–C 复合材料的结晶速率逐渐提高。     

辛二酸钙成核改性等规聚丙烯研究

研究了1种高效β晶型成核剂辛二酸钙(CaSu)的用量对等规聚丙烯(iPP)熔融、结晶行为和力学性能的影响。结果表明,CaSu为良好的β晶型成核剂,添加0.20%(质量分数)CaSu,β晶型含量可以达到84.02%;添加CaSu可以使iPP的成核能力增强,使其结晶温度增加;CaSu诱导iPP产生大量β晶型,同时降低了球晶的尺寸;添加CaSu可使iPP的缺口冲击强度、拉伸强度以及断裂伸长率提高,但弯曲模量降低。     

分子筛协同有机磷酸盐改性聚丙烯性能的研究

采用直接混合法制得等规聚丙烯(iPP)/分子筛体系和iPP/有机磷酸盐成核剂(NA11)/分子筛体系,研究不同种类分子筛在不同含量下对iPP结晶温度及力学性能的影响,进而研究不同分子筛在低含量下协同有机磷酸盐对iPP体系成核性能的影响,从动力学角度解释了提升原因。结果表明,单独添加分子筛制得的iPP体系,随着分子筛含量的增加,结晶性能和力学性能得到显著提升,不同分子筛对iPP性能的影响不同,ZSM-5型分子筛在含量为5%(质量分数,下同)以上具有促进iPPβ晶型生成的效果;采用直接混合法制得的不同分子筛复配有机磷酸酯钠盐NA11成核剂可提升iPP的力学性能;特别是当0.1%NA11和0.1%4A型分子筛一起添加到iPP中时,可在保证iPP具有较好刚性的同时兼具有良好的韧性,使iPP的弯曲模量提高35.2%、冲击强度提高14.4%,从而达到促进iPP材料刚韧平衡的效果。     

等规聚丙烯/顺丁橡胶合金的结晶和抗冲击性能

研究了熔融共混法制备的不同共混比的等规聚丙烯(iPP)／顺丁橡胶(PcBR)合金的结晶特性及抗冲击性能。结果显示,随着(?)(PcBR)从0增至40％,iPP球晶的完整程度逐渐下降,球晶间的边界模糊化,球晶不断细化; PcBR的加入诱导了iPP的β晶型生成,其含量的增加导致合金中的微晶尺寸减小,晶面间距值基本不变,而长周期则明显增加;同时,合金的结晶峰所对应的温度有所升高,结晶速率明显增大,而相对结晶度减小,PcBR对iPP的结晶起到异相成核剂的作用;PcBR对iPP有显著的增韧效果。     

β成核剂对抗冲聚丙烯共聚物的结晶和力学性能研究

分别用α晶型成核剂和β晶型成核剂对抗冲聚丙烯共聚物（iPP）的结晶和力学性能进行研究,并用偏光显微镜（POM）、广角X射线衍射仪（WAXD）和差示扫描量热仪（DSC）对其进行了详细的表征。结果表明,α和β成核剂使iPP的起始结晶温度（ton）提高15.3℃和12.7℃,结晶峰温度（tp）提高17℃和13.7℃,结晶速率加快。两种成核剂都能使球晶细化,使结晶更加均匀化、规整化,从而使结晶度增加。α成核剂（TMA-3）使iPP的拉伸强度、冲击强度和断裂伸长率分别提高到23.43MPa、22.27kJ/m2和788%;β成核剂因主要是改变球晶的形态,形成与α球晶完全不同的β晶型,使iPP的拉伸强度、冲击强度和断裂伸长率的提高比α成核剂显著,分别达到24MPa、32.81kJ/m2和861%。     

等规聚丙烯与液晶成核剂的共混改性研究

以单丙烯酸酯液晶单体（RLC）为成核剂,通过共混反应法对等规聚丙烯（iPP）进行改性,制备含β晶型的聚丙烯产品（β-iPP）。首先介绍了β-iPP的制备工艺,然后通过偏光显微镜、广角X射线衍射对纯iPP、iPP/RLC共混物的球晶结构进行了分析;最后通过X射线衍射、差示扫描量热分析等测试方法研究共混物的结晶结构、结晶行为和热性能。结果表明,液晶成核剂RLC能够诱导iPP生成β晶型;制备β-iPP的最佳工艺条件是RLC含量为0.5 %（质量分数,下同）,结晶温度为110 ℃;β晶型相比于α晶型处于热力学亚稳态,在升温过程中,会发生β晶向α晶的转变,但较高的升温速率会抑制这一转变。     

β成核剂含量对等规聚丙烯性能的影响

研究了一种β成核剂(CHB-5)的含量对等规聚丙烯(iPP)结晶性能和力学性能的影响。用广角X射线衍射(WAXD)研究CHB-5诱导iPP晶型的变化,用差示扫描量热法(DSC)分析CHB-5对iPP熔融行为和结晶行为的影响,用偏光显微镜(POM)观察CHB-5诱导iPP结晶形态的变化。结果表明,CHB-5的加入使iPP的成核能力增强;CHB-5可降低iPP的熔融温度,提高其结晶温度和结晶起始温度,加快结晶速率;CHB-5能降低球晶尺寸;CHB-5的加入可使iPP缺口冲击强度提高。     

基于六氢邻苯二甲酸盐的α/β复合成核剂对聚丙烯性能的影响

将α成核剂六氢邻苯二甲酸钙和β成核剂六氢邻苯二甲酸锌复合得到α/β复合成核剂体系,研究了其对等规聚丙烯（iPP）力学性能和结晶性能的影响,并用Avrami理论研究了成核iPP的等温结晶动力学。结果表明,α/β复合成核剂以特定比例复合可以同时提高iPP的刚性和韧性,其中在复合比例为7∶3时,拉伸强度提升了6.7 %,弯曲模量提升了21.8 %,冲击强度提升了108.2 %。进一步研究了复合成核剂在iPP中的浓度效应,随着总添加量的增加,iPP的结晶温度逐渐增加,力学性能趋于稳定,在添加量达到0.4 %（质量分数,下同）时基本不变,此时冲击强度提升了175.3 %,弯曲模量提升了15.0 %,拉伸强度提升了6.5 %。等温结晶动力学的结果表明,复合成核剂体系的加入可以明显缩短iPP的结晶时间并且降低结晶所需的表面能。     

长支链聚丙烯诱导β晶成核效应

利用乙烯基聚二甲基硅氧烷/苯乙烯接枝型长支链聚丙烯(PP-g-VS/St)在剪切和快速降温过程中可以诱导形成β晶聚丙烯这一优势,研究了PP-g-VS/St在注塑加工过程中作为高分子β晶成核剂对等规聚丙烯(iPP)结晶温度、晶体结构及力学性能的影响。结果表明改性聚丙烯的结晶温度、β晶相对含量和力学性能随着PP-g-VS/St添加量的增加而增加。当PP-g-VS/St的添加量为50%(质量分数)时,改性聚丙烯的结晶温度相对于纯iPP提高约10℃,β晶相对含量达32.8%,冲击强度、弯曲模量和拉伸强度分别相对于纯iPP提高了355.3%、53.8%和15.9%。这些结果为聚丙烯高分子β晶型成核剂的设计提供了新思路。     

热处理对MMT填充PP的结晶性能影响

研究了热处理对聚丙烯(PP)/MMT复合材料结晶性能的影响.结果表明:适当地对共混体系进行热处理,分子链段加速重排以提高结晶度和使晶体结构趋于完善.聚合物的一部分结晶形态逐渐由β晶型向α晶型转变.PP/MMT复合材料的结晶度提高.     

α/β复合成核剂对等规聚丙烯结晶形态的影响及非等温结晶动力学

采用偏光显微镜(POM)及示差扫描量热(DSC)法考察了3种α/β复合成核剂NA40/NABW、NA40/HHPA-Ba、NA40/PA-03对成核等规聚丙烯(iPP)的结晶形态及非等温结晶动力学的影响。对成核iPP结晶形态的研究结果表明：α/β复合成核剂的加入能够减小iPP的球晶尺寸。影响α/β复合成核剂成核iPP结晶形态的主要因素是ΔT_Cp（ΔT_Cp为成核iPP结晶峰值温度与iPP结晶峰值温度的差值）,即复合体系中ΔT_Cp较大的成核剂在iPP结晶过程中起主导作用,最终的结晶形态与单独添加这一成核剂时iPP的结晶形态相类似;当两种成核剂的ΔT_Cp接近相同时,两者竞争成核,成核iPP的结晶形态表现为两种成核剂共同作用的结果。因此,通过改变α/β复合成核剂的复合比例即改变两种成核剂的添加浓度,进而改变其ΔT_Cp,可以得到结晶形态完全不同的iPP。采用Caze法对非等温动力学进行了研究,结果表明：添加α/β复合成核剂能够提高iPP的结晶温度,缩短半结晶时间。复合成核剂成核iPP的结晶行为也同样受成核剂ΔT_Cp的影响,复合成核iPP的Avrami指数接近于复合体系中ΔT_Cp较大的成核剂单独添加时iPP的Avrami指数。     

关于纳米蒙脱土影响聚己内酰胺结晶行为及流变行为的研究

通过双螺杆挤出机熔融挤出生产有机改性纳米蒙脱土(MMT)增强聚己内酰胺(PA6)。使用差示扫描量热仪开展自成核试验及非等温结晶行为研究,了解纳米MMT含量对PA6结晶行为的影响,结果表明:少量的纳米MMT可以明显提高成核效率和结晶速率,但继续增加纳米MMT会抑制PA6结晶生长,降低结晶速率和结晶度。使用广角X射线衍射仪研究PA6的结晶行为,结果表明:纯PA6同时存在α及γ晶型,添加纳米MMT的PA6发生α-γ晶型转变,证实纳米MMT与PA6的作用可以改变PA6的结晶行为。使用毛细管流变仪分析纳米MMT含量对PA6熔体受剪切时流变行为的影响,结果表明:纳米MMT含量影响PA6熔体的黏度及非牛顿流体特征,尤其是高纳米MMT含量的PA6在不同剪切速率下表现出明显的黏度变化。     

纳米粒子增韧增强UPVC的研究

本文研究了纳米粒子对RPVC的增韧增强效果及纳米粒子和CPE的协同改性效果。实验结果表明。采用自制的纳米ACR对RPVC的增强增韧效果是显著的。且在其与CPE的复合改性体系中。纳米粒子与CPE产生了协同效应。通过扫描电镜显示。在此复合改性体系中。出现了拉丝及网化结构。使低温韧性大幅度提高。     

聚丙烯增韧改性中结晶形态的变化

综述了聚丙烯（P）增韧改性与结晶形态变化的关系,不同的共混组分对PP结晶行为的影响不同,分别有细化分割、共结晶、原位成纤复合等作用。无机刚性粒子及有机／无机纳米粒子主要起到异相成核作用,诱发对增韧有贡献的β－晶的形成。讨论了不同β晶成核剂对PP结晶的影响。     

Crystallization morphologies and non-isothermal crystallization kinetics of isotactic polypropylene modified by α/β compounded nucleating agents

采用偏光显微镜(POM)及示差扫描量热(DSC)法考察了3种α/β复合成核剂NA40/NABW、NA40/HHPA-Ba、NA40/PA-03对成核等规聚丙烯(iPP)的结晶形态及非等温结晶动力学的影响。对成核iPP结晶形态的研究结果表明：α/β复合成核剂的加入能够减小iPP的球晶尺寸。影响α/β复合成核剂成核iPP结晶形态的主要因素是ΔT_Cp（ΔT_Cp为成核iPP结晶峰值温度与iPP结晶峰值温度的差值）,即复合体系中ΔT_Cp较大的成核剂在iPP结晶过程中起主导作用,最终的结晶形态与单独添加这一成核剂时iPP的结晶形态相类似;当两种成核剂的ΔT_Cp接近相同时,两者竞争成核,成核iPP的结晶形态表现为两种成核剂共同作用的结果。因此,通过改变α/β复合成核剂的复合比例即改变两种成核剂的添加浓度,进而改变其ΔT_Cp,可以得到结晶形态完全不同的iPP。采用Caze法对非等温动力学进行了研究,结果表明：添加α/β复合成核剂能够提高iPP的结晶温度,缩短半结晶时间。复合成核剂成核iPP的结晶行为也同样受成核剂ΔT_Cp的影响,复合成核iPP的Avrami指数接近于复合体系中ΔT_Cp较大的成核剂单独添加时iPP的Avrami指数。     

PP/POE-g-GMA/纳米SiO2复合材料性能研究

采用熔融共混法制备了聚丙烯/甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝POE/纳米二氧化硅(PP/POE-g-GMA/纳米SiO2)复合材料,研究了材料的力学性能、动态力学性能与结晶性能.结果表明:5%的POE-g-GMA和3%的氨基功能化纳米SiO2(SiO2-g-NH2)具有明显的协同增韧效应,冲击强度提高157%,使PP出现较大的低温损耗模量峰和内耗峰;POE-g-GMA和纳米SiO2对PP的结晶均有促进作用,SiO2-g-NH2的异相成核作用更明显;POE-g-GMA能诱导PPβ晶的形成,添加纳米SiO2使β晶含量降低.     

纳米TiO_2填充聚丙烯复合材料中β-成核及结晶行为研究

基于CaCO_3与庚二酸反应可得到具有高效β-成核作用的庚二酸钙(Ca PA)的原理,采用负载法和直接添加法制备了高β晶含量的聚丙烯(PP)/TiO_2复合材料,并对复合体系的成核及结晶行为进行了研究。结果表明:纳米TiO_2对PP具有显著的异相成核作用,可显著提高PP结晶温度,诱导PP形成α晶。纳米TiO_2经乙酸钙溶液处理及高温处理后,可在粒子表层形成CaCO_3,将其引入PP,能使PP的结晶温度明显提高,但与未经处理的TiO_2相比,其对PP的成核作用有所下降。采用负载法并未能使纳米TiO_2对PP具有显著的β-成核作用,仅在其用量较少时形成少量的β晶。在TiO_2(经乙酸钙溶液处理)填充PP复合体系中直接加入0.1%的Ca PA,可得到高β晶含量的PP/TiO_2复合材料,当乙酸钙溶液浓度在0.5%~5%之间时,复合材料的β晶含量可达50%以上。因此,可通过乙酸钙溶液处理减弱纳米TiO_2的异相成核作用,同时加入高效β-成核剂,从而制得高β晶含量的PP/TiO_2复合材料。     

纳米MMT对APP/MCA复合阻燃EP性能的影响

采用X射线衍射仪研究了纳米蒙脱土(MMT)和EP/纳米MMT复合材料中纳米MMT的层间距变化。结果表明,纳米MMT与EP/纳米MMT复合材料中纳米MMT的层间距相差不大,说明纳米MMT在EP中只是物理混合,没有发生插层反应。研究了纳米MMT用量对EP/纳米MMT以及EP/聚磷酸铵(APP)/三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)复合材料性能的影响。结果表明,纳米MMT的加入不能提高EP/纳米MMT的极限氧指数(LOI),可以提高EP/纳米MMT复合材料的拉伸强度。纳米MMT与APP和MCA复配作为复合阻燃剂,可以产生明显的阻燃协同效应,当APP和MCA质量比为3∶1,纳米MMT在复合阻燃剂中的质量分数为20%且复合阻燃剂在复合材料中的质量分数为20%时,EP/APP/MCA/纳米MMT复合材料的综合性能最佳,LOI为29.6%,垂直燃烧等级达到UL94 V–0级,拉伸强度和冲击强度分别为45.9 MPa和8.6 kJ/m2。