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。     

降冰片烯苄酰胺酸盐对等规聚丙烯力学性能和结晶性能的影响

采用差示扫描量热仪(DSC)和偏光显微镜(POM)考察了降冰片烯苄酰胺酸的不同金属盐在等规聚丙烯(iPP)中的成核效果,并研究了这些成核剂对iPP力学性能和光学性能的影响。结果表明,降冰片烯苄酰胺酸盐对ipp熔融峰值温度和结晶峰值温度的影响规律完全一致,降冰片烯苄酰胺酸钠盐(BHBC11)具有有较好的成核效果,添加浓度在0.2%时可使iPP的拉伸强度提高4.6%,弯曲模量提高18.6%;同时可使iPP的结晶峰值温度提高11.5℃;BHBC11的加入可以显著降低球晶的尺寸并大大缩短结晶时间;应用Caze方法对iPP和BHBC11成核iPP的非等温结晶动力学进行了研究,其Avrami指数都接近4。     

聚乳酸的等温结晶研究

研究了成核剂SX,滑石粉（Talc）及SX与Talc复合对聚乳酸（PLA）结晶的影响。等温结晶动力学表明,各个体系Avrami参数均在1—2．5之间,为异相成核。SX含量从0．2％（质量分数,下同）增加到0．6％后,结晶速率大大提高,结晶半周期tln为0．65min,并且随着等温结晶温度的减小,t1/2减小。Talc含量变化对提高PLA结晶速率没有明显影响。SX是比Talc更高效的成核剂,当其添加到0．6％,120oC时等温t1/2为0．65min,远小于添加6％Talc的。SX与Talc有协同作用,添加0．2％SX＋4％Talc的样品t1,2达到0．10min。     

三种有机成核剂成核聚丙烯的非等温结晶动力学研究

采用DSC研究了聚丙烯（PP）和三种有机成核剂成核的PP在不同的降温速率下的非等温结晶动力学。用Avrami对DSC的测试结果进行了分析。结果表明,三种有机透明成核剂能显著提高PP的结晶温度和结晶速率。可以用修正Avrami方程的Jeziorny法来处理三种有机成核剂成核PP的非结晶等温结晶行为,处理结果表明：三种有机成核透明成核剂成核PP的半结晶时间减少,结晶动力学常数(Zc)增加,结晶速率增加;松香型成核剂能最快提高PP的结晶速率;同一降温速率下,三种有机成核透明剂成核PP的n值较纯PP减少,结晶成核方式发生了改变。     

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。     

透明成核剂对聚丙烯的非等温结晶行为的影响

采用热分析方法研究了透明成核剂TM-3对聚丙烯(PP)非等温结晶行为的影响,并与纯PP样品作了比较.结果表明,TM-3能够提高聚丙烯的结晶温度12℃左右;分别采用了Avrami和莫志深方法对非等温结晶过程作了分析处理;对含有成核剂的PP样品的非等温结晶行为分析显示,成核剂的加入改变了聚丙烯的结晶行为,使其成核与结晶生长过程复杂化.     

改性聚甲醛结晶性能研究

采用差示扫描量热仪和偏光显微镜,对未加成核剂和加入2种不同成核剂A、B的聚甲醛（POM）进行非等温结晶测试、等温结晶动力学研究,得到了在各种条件下的Avrami方程参数(K和n)、半结晶时间(t1/2)及结晶形态。研究表明,POM结晶过程为异相三维生长过程,2种成核剂均能使POM结晶速度加快,缩短了结晶时间,成核剂B效果好于成核剂A。     

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%。     

聚甲醛等温结晶动力学研究

采用差示扫描量热法(DSC)研究了纯聚甲醛和加入成核剂氮化硼(BN)的聚甲醛等温结晶动力学,采用Avrami方程和L H方程得到了在不同结晶温度下的K、t1/2、n和σe值,探讨了成核剂BN对聚甲醛的结晶成核作用。实验证明,加入氮化硼后,聚甲醛的结晶峰温度和起始结晶温度提高,结晶过程为异相三维生长过程,结晶速率明显加快,半结晶时间和表面自由能下降,说明BN是一种较好的成核剂。     

β晶型成核剂对PP结晶行为的影响

制备了β晶型聚丙烯(β-PP),利用广角X射线衍射仪与偏光显微镜表征了球晶形态,研究了其非等温结晶行为,并用Jeziorny法、莫志深法和Kissinger法对所得数据进行处理。结果表明,添加β晶型成核剂后,PP由α晶型向β晶型转变,起始结晶温度明显提高,总结晶时间缩短,结晶活化能降低。β-PP的Avrami指数在1．69～1．89,小于PP,表明β晶型成核剂的加入改变了PP的成核机理及生长方式。     

新型β成核剂NA对聚丙烯等温结晶行为的影响

合成了一种新型酰胺类β成核剂NA,该成核剂能明显提高聚丙烯的结晶速率,促进聚丙烯结晶。利用广角X射线衍射仪(WXRD)、差示扫描量热仪(DSC)和偏光显微镜(POM)研究了成核剂NA对聚丙烯结晶性能和结晶形态的影响。结果表明,当成核剂质量分数为0.5%时,β晶的相对含量为46.3%。Avrami方程研究表明,聚丙烯复合材料呈现明显的异相成核特征。     

松香型成核剂成核聚丙烯的非等温结晶动力学研究

采用 DSC 法研究了聚丙烯(PP)和松香型成核剂成核 PP 在不同的降温速率下的非等温结晶动力学。采用修正的 Avrami 方程对 DSC 的测试结果进行了分析。结果表明,松香型成核透明剂和分散剂能显著提高 PP 的结晶温度,用 Jeziorny 法来处理松香型成核 PP 的非结晶等温结晶行为是较为吻合的。加入松香型成核透明剂和分散剂后,PP 的半结晶时间减少,结晶动力学常数 Z_c 增加,结晶速率增加;同一降温速率,松香型成核透明剂和分散剂成核PP 的 n 值较纯 PP 减少,说明结晶成核方式发生了改变。     

成核剂对聚乙醇酸结晶行为的影响

改善聚乙醇酸(PGA)的结晶性能有利于拓宽其应用领域。采用差示扫描量热仪和偏光显微镜研究市售成核剂TMC-300对PGA非等温结晶和等温结晶行为的影响规律,并利用Avrami方程研究其等温结晶动力学。结果表明,TMC-300的加入能够提高PGA熔融结晶温度和结晶度,最佳质量分数为0.8%。在此添加量下,TMC-300能使PGA在195～205℃下的半结晶时间缩短、结晶速率提高,Avrami指数n变化不明显。结合晶体形貌,说明PGA在等温结晶过程中呈异相成核的三维球晶生长方式,TMC-300的加入不会改变其结晶的生长维数,但能明显减小晶体尺寸。     

透明成核剂作用下的等规聚丙烯的结晶形态

利用偏光显微镜观察了等规聚丙烯（iPP）在透明成核剂TM-3作用下的等温结晶形态，并与普通成核剂苯甲酸钠的影响作了对比。结果表明：等温和等成核剂含量条件下，含有TM-3样品的最佳结晶完善程度出现在结晶时间为10h时；其他条件相同时，TM-3／iPP样品的最佳结晶完善程度出现在140℃；而TM-3／iPP样品的结晶完善程度在成核剂含量为0．3％（质量分数）时最好。作为一种新型成核剂，TM-3的成核机理不再是简单的异相成核，而是提供少量而有效的生长点，使PP链段进行附着生长。结果证实，TM-3具有明显促进iPP球晶生长的能力。     

一种高效酰胺类透明成核剂对聚丙烯性能的影响

研究了一种新型酰胺类成核剂,1,3,5-苯三甲酸三(新戊胺),对等规聚丙烯(iPP)性能的影响。首先,对i PP光学和力学性能进行表征。结果表明,该成核剂在较低的浓度下就展现了较高的成核效果,当添加量为0.3‰(质量分数,下同)时,iPP雾度降低了60.2%,弯曲弹性模量和拉伸强度分别提高了19.7%和13.7%,这说明该成核剂是一种高效的iPP透明成核剂。其次,应用偏光显微镜和差示扫描量热仪分别对iPP晶体形貌和结晶行为进行了表征。结果表明,纯iPP在30 min还未完成结晶过程,结晶速率较慢。加入成核剂后,成核i PP在4 min左右就基本完成了结晶过程,结晶速率大大提高,同时球晶尺寸明显减小。另外,成核剂使i PP结晶温度从121.1℃提高至130.0℃,熔融温度从164.1℃提高至165.8℃。这进一步说明了该成核剂的高效。最后,对纯iPP和成核iPP的等温结晶动力学进行研究,结果表明,该成核剂降低了iPP的Avrami指数n,说明其能够促进iPP的异相成核,从而加快结晶速率。     

复合成核剂对PPR结晶性能和力学性能的影响

以纳米级粉末橡胶与有机磷酸盐成核剂复配制备复合成核剂,通过差示扫描量热法分析了复合成核剂改性无规共聚聚丙烯(PPR)的结晶温度、等温结晶行为及等温结晶动力学,利用偏光显微镜研究了复合成核剂对PPR结晶形态的影响。结果表明:复合成核剂中纳米级粉末橡胶的引入提高了成核效率;与单一有机磷酸盐成核剂相比,当复合成核剂质量分数为0.20%时,可使PPR形成更细小的结晶。     

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。     

一种新型成核剂对聚丙烯结晶行为的影响

分别制备了均聚聚丙烯(PP)（T30S）/新型成核剂（NA）和共聚PP（EPC30R）/NA体系,采用差示扫描量热仪、偏光显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪考查了成核剂NA对2种PP结晶行为的影响。结果表明,添加该类新型成核剂不仅提高了2种PP的结晶峰温度和结晶度,减小了晶粒尺寸,增大了结晶速率,还改变了PP的晶型结构;加入0.3%（质量分数,下同）的NA时,均聚PP和共聚PP的冲击强度分别提高了95 %和43 %。     

水滑石与β成核剂复配改性等规PP的等温结晶动力学

为了研究水滑石(LDH)与β成核剂组成的复配成核剂对等规聚丙烯(PP)的成核效果,采用差示扫描量热(DSC)仪研究了β成核剂和LDH/β改性等规PP的等温结晶动力学。实验结果表明,在等温结晶温度(120,122,124,126,128℃)下,复配成核剂使等规PP达到最大结晶速率时的时间和半结晶期缩短了83%~95%,大幅度提高了等规PP的动力学结晶速率常数(例如当等温结晶温度为120℃时,使等规PP的动力学结晶速率常数从0.35 min-1提高到57.74 min-1)。在等温结晶过程中得到的Avrami指数n在2.28~3.41之间,在等温结晶条件下,纯等规PP及改性等规PP的晶体可能是二维盘状生长和球晶三维生长。复配成核剂在等规PP中起到了良好的异相成核作用,显著地提高了等规PP的结晶速率。     

有机金属磷酸盐/聚乳酸复合材料的非等温结晶动力学研究

采用DSC对有机金属磷酸盐/左旋聚乳酸(NA/PLLA)复合材料的非等温结晶动力学进行了研究,并对所得数据用Jeziony方程进行了处理。结果表明有机金属磷酸盐(NA)能有效地提高PLLA的结晶度。NA对PLLA结晶过程的影响是成核效应和阻碍分子链的运动的协同作用,而且冷却速率的提升提高了添加剂对分子链的阻碍作用。Jeziony理论分析表明PLA及其复合材料的Avrami指数n均在2～3之间,前期PLA及PLA/NA复合材料可能以二维生长方式生长,而且NA的加入并未改变PLA的成核机理和生长方式。