乙烯基硅烷/苯乙烯接枝聚丙烯的结晶和力学性能

研究了乙烯基硅烷（VS）和苯乙烯（St）双单体接枝聚丙烯（PP-g-VS/St）的结晶性能和力学性能。结果表明,长支链的引入使PP-g-VS/St的结晶峰值温度和熔融峰值温度相对于线形等规聚丙烯（iPP）分别提高了10、2 ℃,且球晶得到了细化; PP-g-VS/St在10 ℃/min的降温速率下结晶产生的晶型为α晶型与少量γ晶型的混合物;在注塑条件下结晶产生的晶型为α晶型与β晶型的混合物; 利用莫志深法研究PP-g-VS/St的非等温结晶动力学过程发现,在结晶的早期和后期,长支链对PP-g-VS/St的结晶分别起到了加速成核和阻碍生长两种相反的作用;相对于iPP,PP-g-VS/St的拉伸强度、弯曲模量和冲击强度分别提高了29 %、40 %和453 %。     

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。     

β成核剂改性iPP的熔融结晶行为与力学性能研究

采用3种β成核剂(NT-A,NT-B和NT-C)制备了β晶等规聚丙烯(β-iPP)样品,应用差示扫描量热仪(DSC)分析、偏光显微镜(POM)观察和力学性能测试研究了β-iPP的熔融、结晶行为和力学性能。结果表明:加入β成核剂后,诱导iPP由α晶向β晶转变,结晶温度提高,球晶明显细化。3种β成核剂的成核效率和改性样品的缺口冲击强度顺序为NT-C>NT-B>NT-A,添加NT-C质量分数0.050%时,样品的最大缺口冲击强度可达纯iPP的3.7倍。     

一种新型聚丙烯成核剂的合成及表征

以邻苯二甲酸和异丙醇铝为原料,合成了新型的邻苯二甲酸羟基铝盐类聚丙烯成核剂(OXA)。利用热重分析、X射线衍射仪、差示扫描量热仪和偏光显微镜分别考察了成核剂的热稳定性及其对等规聚丙烯（iPP）的晶型、结晶行为和结晶形态的影响,同时,还考查了成核剂对iPP力学性能的影响。结果表明,OXA是一种有效的聚丙烯α晶型成核剂,当添加量为0.3 %（质量分数,下同）时,iPP的结晶温度可提高13.26 ℃,结晶度由纯iPP的52.49 %提高到58.37 %,同时可显著细化iPP球晶;也明显提高了iPP的拉伸和弯曲强度,拉伸强度由36.18 MPa提高为43.41 MPa,弯曲强度由46.19 MPa提高至50.89 MPa。     

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%。     

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。     

蒽系列成核剂对聚丙烯性能的影响

利用蒽为基础原料,自制了蒽系列的三种聚丙烯成核剂:9,10-二氢蒽-9,10-桥-α,β-马来酸酐（AMH）、9,10-二氢蒽-9,10-桥-α,β-马来酰肼（AMHD）、9,10-二氢蒽-9,10-桥-α,β-N-甘氨酸基马来酰胺（AGMA）。利用热重分析（TGA）分别考察了三者的热稳定性,采用X 射线衍射分析( XRD) 和偏光显微镜( PLM) 对其所改性等规聚丙烯（iPP）的结晶形态进行了表征,用差示扫描量热法( DSC) 研究了其结晶行为,并测试了力学性能。结果表明,AMHD和AGMA均可增强聚丙烯α晶型成核,而AMH则可诱导β-iPP的生成;该三种成核剂都有效提高了聚丙烯的结晶温度（Tc）和结晶度,其中iPP/AMHD的结晶度（Xc）提高了3.75%;同时改善了iPP的力学性能,与纯iPP试样相比,iPP/AMH抗冲击强度提高了5.60 kJ/m2,iPP/AMHD拉伸强度提高了18.02%,iPP/AGMA的弯曲强度达到53.22 MPa。     

聚丙烯酸盐成核剂制备及在聚丙烯中的成核效果

制备了一类新型高分子型聚丙烯酸盐类成核剂。通过分子量为300万～700万的聚丙烯酸钠分别与氯化钡、氯化钙和氯化锌进行反应,制得了聚丙烯酸钡、聚丙烯酸钙和聚丙烯酸锌三种成核剂,通过傅立叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱分析仪表征合成产物的结构。利用差示扫描量热仪分析了成核剂对等规聚丙烯(iPP)成核效果的影响,结果表明,在制备的三种聚丙烯酸盐成核剂中,聚丙烯酸钡能够明显提高iPP的结晶峰温度。同时,研究了聚丙烯酸钡成核剂在iPP中的最佳添加量,发现聚丙烯酸钡添加量为0.3%时,改性iPP的结晶峰温度比空白iPP增加了6.5℃。非等温结晶动力学研究结果表明,加入聚丙烯酸钡成核剂没有改变iPP结晶的生长方式。综合来看,聚丙烯酸钡是一种优良的iPP α成核剂。     

邻苯二甲酰甘氨酸钙对等规聚丙烯性能的影响

以邻苯二甲酰甘氨酸和硝酸钙为原料,合成了邻苯二甲酰甘氨酸钙。利用TG、IR对产品进行了表征。在此基础上进一步研究了邻苯二甲酰甘氨酸钙添加量对iPP力学性能和结晶性能的影响。结果表明:当成核剂浓度很低时(0.05%),β晶含量达到56.49%,结晶峰温度提高了6.95℃。冲击强度由纯聚丙烯的3.43 kJ/m~2提高到7.69 kJ/m~2,热变形温度提高了20.8℃,而拉伸强度和弹性模量则略有下降。随着成核剂浓度的增加,力学性能和结晶性能提升不明显。     

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。     

蒽系列成核剂的合成及对聚丙烯性能的影响

利用蒽为基础原料,自制了蒽系列的3种聚丙烯成核剂:9,10-二氢蒽-9,10-桥-α,β-马来酸酐(AMH)、9,10-二氢蒽-9,10-桥-α,β-马来酰肼(AMHD)、9,10-二氢蒽-9,10-桥-α,β-N-甘氨酸基马来酰胺(AGMA)。利用热重分析(TGA)分别考察了三者的热稳定性,采用X射线衍射分析(XRD)和偏光显微镜(PLM)对其所改性等规聚丙烯(iPP)的结晶形态进行了表征,用差示扫描量热法(DSC)研究了其结晶行为,并测试了其力学性能。结果表明,AMHD和AGMA均可增强聚丙烯α晶型成核,而AMH则可诱导β-iPP的生成;3种成核剂都有效提高了聚丙烯的结晶温度(Tc)和结晶度,其中,iPP/AMHD的结晶度(Xc)提高了3.75%;同时改善了iPP的力学性能,与纯iPP试样相比,iPP/AMH抗冲击强度提高了5.60 kJ/m2,iPP/AMHD拉伸强度提高了18.02%,iPP/AGMA的弯曲强度达到53.22 MPa。     

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。     

β晶型成核剂对均聚聚丙烯结晶及性能的影响

研究了β晶型成核剂对均聚聚丙烯(H-PP)力学性能的影响,并用偏光显微镜(PLM)、差式扫描量热仪(DSC)和广角X-射线衍射仪(WAXD)对β晶型聚丙烯结晶行为进行了表征。结果表明,添加β晶型成核剂后,α晶型向β晶型转变,材料韧性和热变形温度提高。当β晶型成核剂质量分数为0.2%时,材料常温(23)悬臂梁缺口冲击强度达到最大值18.8kJ/m2,是纯聚丙烯的4.7倍。     

相对分子质量对β晶型等规聚丙烯性能的影响

利用熔体流动速率来反映等规聚丙烯(IPP)的相对分子质量,在添加自制β成核剂的条件下通过力学性能测试、差示扫描量热仪以及X射线衍射仪研究了相对分子质量对β晶型等规聚丙烯(β-PP)热行为、晶型组成和力学性能的影响。结果表明,加入β晶型成核剂后,IPP结晶温度、热变形温度均增加10℃左右,β晶型相对含量增加至60%～70%;相对分子质量较高的β-PP冲击强度提高一倍以上,相对分子质量较低的β-PP冲击性能改善有限;β-PP的弯曲模量和弯曲强度均下降,相对分子质量越低降低幅度越大。     

四羧酸酞菁成核剂对聚丙烯性能的影响

采用偏光显微镜(PLM)、差示扫描量热法(DSC)、力学性能测试研究四羧酸酞菁成核剂对聚丙烯结晶形态、结晶性能、力学性能的影响,以及成核剂的最佳添加量。结果表明,四羧酸酞菁的加入可以增加聚丙烯的结晶速度,减小结晶尺寸,使球晶表面细化,球晶结构分布均匀,同时聚丙烯的力学性能得到提升。当成核剂的添加量为0.3%,对聚丙烯的性能提升达到最佳。与聚丙烯相比,改性聚丙烯的冲击强度、拉伸强度、弯曲强度分别提升10.2%、19.4%、23.3%。     

酰胺型β成核剂对聚丙烯性能的影响

通过在抗冲聚丙烯基础树脂中添加自主研制的酰胺型高效β成核剂FB-1,在提高聚丙烯耐热温度的同时有效提高聚丙烯的冲击强度,介绍β成核剂的复配及超细化,研究β成核剂含量对共聚聚丙烯EPS30R冲击强度的影响,考察β成核剂改性聚丙烯的加工稳定性及β成核剂改性共聚聚丙烯的结晶行为。结果表明,加入成核剂后,聚丙烯冲击性能显著提高,β晶型聚丙烯的热稳定性及反复加工性能良好,FB-1成核剂能有效促进聚丙烯中β晶型的形成,而且β成核剂只改变β晶型含量,不改变其微观结构,β成核剂对聚丙烯中的α晶型没有影响。     

硫酸钙晶须/TMB-5 复合成核剂改性聚丙烯的结晶和熔融行为研究

采用硅烷偶联剂(KH-550)对硫酸钙晶须进行表面改性,对改性前后硫酸钙晶须的结构进行了红外光谱表征,运用差示扫描量热仪研究了β成核剂(TMB-5)、改性后的硫酸钙晶须(K-CSW)及K-CSW/TMB-5复合成核剂改性聚丙烯(PP)的结晶和熔融行为,并着重研究了K-CSW与TMB-5在PP中的协同成核改性效果。结果表明,硅烷偶联剂已成功偶联于硫酸钙晶须的表面,K-CSW可有效促进PPβ晶型的形成,且K-CSW与TMB-5在PP中具有明显的协同成核效果,对PP结晶峰温度和β晶成核能力的提升也更加显著;当PP中TMB-5添加量为0.2%(质量分数,下同)、KCSW添加量为2%时,改性后PP中β晶的相对含量高达90.1%,结晶峰温度从纯PP的122.3℃升高至127.2℃。     

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。     

β晶成核剂与纳米蒙脱土在等规聚丙烯中的协同效应

为使等规聚丙烯(iPP)在增刚的同时增韧,采用β晶型成核剂TMB–5和纳米蒙脱土(MMT)复合的方法进行改性,研究了复合体系的力学性能、晶型结构以及结晶熔融行为。结果表明,TMB–5和纳米MMT在iPP存在协同效应,能够同时改善iPP的刚性和韧性。0.2%的TMB–5和4%的纳米MMT能够使iPP的冲击强度和弯曲弹性模量分别提高120%和8.5%。协同效应还体现TMB–5和纳米MMT复合使用能够提高iPP的结晶峰值温度,其效果优于两者单独添加的效果。广角X射线衍射和差示扫描量热仪表征结果标明,TMB–5和纳米MMT复合后仍然能够诱导iPP获得较高含量的β晶型,揭示了此复合体系协同增刚增韧的原因。     

新型α-成核剂的制备及其对聚丙烯性能的影响

利用蒽、马来酸酐和水合肼为原料,制备了一种新型聚丙烯（PP）α-晶型成核剂（AMHD）。利用热重分析考察了该成核剂的热稳定性,采用X射线衍射分析、偏光显微镜和差示扫描量热法对该成核剂对等规聚丙烯（iPP）的结晶形态和结晶行为的影响进行了研究,并测试了其力学性能和维卡软化点。结果表明,成核剂AMHD有效提高了iPP的结晶温度（Tc）和结晶度（Xc）,其中Xc提高至50 ％;同时改善了iPP的力学性能和耐热性能,与纯iPP试样相比,iPP/AMHD的简支梁缺口冲击强度、拉伸强度和弯曲强度分别提高了1.27倍、18.02 ％和10.76％。