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。     

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。     

两种羧酸盐成核剂的制备及其对聚丙烯的成核效果研究

合成了两种具有相似化学结构的聚丙烯（iPP）α晶型成核剂二环［2.2.1］庚⁃5⁃烯⁃2,3⁃二羧酸钠（NA₁）和二环［2.2.1］庚烷⁃2,3⁃二羧酸钠（NA₂）,研究了其在iPP中的成核效果。首先,利用差示扫描量热仪（DSC）和偏光显微镜（PLM）分别考察了两种成核剂对iPP结晶行为的影响。结果表明,当NA₁和NA₂的含量为0.3 %（质量分数,下同）时,iPP的结晶峰值温度分别提升了14.5 ℃和16.0 ℃。同时,两种成核剂都能够明显细化iPP球晶尺寸。其次,利用广角X射线衍射仪（WXAD）对成核iPP进行了表征,两种成核剂都诱导iPP产生了α晶型,说明均为α晶型成核剂。然后,对成核iPP的力学性能进行了表征。结果表明,随着两种成核剂用量的增加,iPP的拉伸强度和弯曲模量呈现先升高后平稳的趋势。当NA₁和NA₂含量为0.05 %时,成核iPP的拉伸强度较纯iPP分别提升了4.6 %和8.6 %,弯曲模量分别提升了8.2 %和21.7 %;冲击强度基本保持不变。     

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。     

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。     

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%。     

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。     

成核剂对超微细滑石粉／聚丙烯共混物性能的影响

研究了α和β成核剂对滑石粉／聚丙烯共混物力学性能的影响。结果表明：α成核剂可以提高材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和硬度等,冲击强度略有下降,而β成核剂使其韧性明显增强;α和β成核剂的加入皆使复合体系的耐热性显著提高,与β成核剂相比,β成核剂更能提高共混物的热变形温度。     

成核剂对煤基共聚聚丙烯性能影响研究

研究了羧酸类、羧酸盐类、有机磷酸盐类等有机成核剂以及无机成核剂对煤基共聚聚丙烯2500 H流动性能、熔融结晶性能和力学性能的影响。结果表明,添加成核剂能够提高样品的结晶温度、结晶度、拉伸屈服强度和弯曲模量。其中4#成核剂的效果最好,添加量为质量分数0. 05%时,结晶温度提高6. 9℃,结晶度提高18. 6%,拉伸屈服强度、弯曲模量和冲击强度分别提高了12. 3%、14. 4%和5. 2%。     

磷酸酯盐成核剂对聚丙烯性能的影响

以均聚聚丙烯(PP)为基体树脂,通过添加磷酸酯盐类成核剂TMP-1等改性方式,研究了该成核剂在不同添加量下对PP弯曲模量、拉伸屈服强度、悬臂梁缺口冲击强度以及热变形温度等性能的影响,通过差示扫描量热仪(DSC)与带可程序升降温控制热台的偏光显微镜(POM)考察了成核剂对PP结晶性能的影响。力学性能测试及偏光显微镜微观观察表明,磷酸酯盐类成核剂TMP-1可以有效提高PP的弯曲模量、拉伸屈服强度、热变形温度以及结晶速度,但是,悬臂梁缺口冲击强度则会明显下降。同时,测试数据表明,当成核剂TMP-1的添加量为0. 05%时,弯曲模量可以达到最大值(2 253. 82 MPa),与未添加成核剂的纯树脂相比,弯曲模量提高了81. 1%。     

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。     

α、β成核剂复配对聚丙烯性能的影响

对5种α成核剂以及稀土β成核剂的成核能力进行了评价，考察了单独添加α、β成核剂聚丙烯（PP）性能的差异，详细讨论了α、β成核剂复配对PP微观结构、力学性能及熔融行为的影响。结果表明，添加α、β复配成核剂PP的性能与复配成核剂中α成核剂诱导α晶型的成核能力密切相关，随着α成核剂成核能力的减弱，复配成核PP冲击强度和断裂伸长率提高，弯曲强度、弯曲模量和拉伸强度减小。差示扫描量热（DSC）分析显示，随着α成核剂诱导α晶型成核能力的减弱，β晶熔融峰强度增加。在不提高总结晶度的情况下，添加α成核剂改善PP刚性以及添加β成核剂改善PP韧性的协同效应没有出现。     

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。     

α-成核剂对高冲击强度聚丙烯结晶性能和力学性能的影响

采用广角X射线衍射法和差示扫描量热法分析高冲击强度聚丙(烯HIPP)的结晶性能,采用偏光显微镜观察球晶生长过程,并且对其力学性能进行分析。结果表明:加入α-成核剂后,HIPP的结晶速率明显提高,晶粒尺寸变小,结晶度提高,结晶温度和熔融温度明显提高;添加少量的α-成核剂就可使HIPP的弯曲强度和弯曲模量大幅度提高同,时拉伸强度和缺口冲击强度也略有提高。     

有机成核剂在煤基聚丙烯中的应用北大核心

研究了两种有机成核剂NX8000K,HPN-20E对煤基聚丙烯K1860结晶性能、力学性能及光学性能的影响。结果表明:成核剂的加入使K1860的结晶温度、拉伸强度、弯曲模量较空白试样明显提升;NX8000K在添加量为0.25%(w)时,雾度较空白试样下降了22.6%,增透效果突出;HPN-20E在低添加量[0.030%(w)]时,结晶温度、拉伸强度、弯曲模量较空白试样分别提升了5.3%,9.7%,25.7%。     

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。     

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％。     

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。     

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。