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。     

β成核剂含量对PP力学性能和结晶行为影响

摘要:研究了β成核剂含量对聚丙烯(PP)结构和性能的影响,用偏光显微镜和广角X射线衍射法(WAXD)对PP结晶形态和结晶行为进行了研究.结果表明,当β成核剂的含量在0.05份时,冲击强度达到最大值,而拉伸强度、弯曲强度、模量、维卡软化温度等达到最小值;当β成核剂含量为0.05份以下时,随着β成核剂含量增加,PP中β晶结晶度大幅度上升,同时α晶结晶度大幅度下降;增加β成核剂用量至大于0.10份时,β晶结晶度略为下降,而α晶结晶度上升,但总结晶度随着β成核剂含量增加呈现上升趋势.用差示扫描量热法(DSC)对纯PP和β成核剂-PP进行比较,发现β成核剂对PP的结晶有影响.     

成核剂对聚丙烯非等温结晶动力学的影响

采用了差示扫描量热仪(DSC)研究了PP和PP/成核剂的结晶行为,并分析了成核剂对PP结晶行为的影响,并用Jeziorny法对所得的数据进行动力学分析。结果表明,成核剂的加入使结晶温度提高了约12℃,结晶速率提高,当TMA和TMB复配时提升更明显。用Jeziorny法分析发现Avrami指数n在2.42~2.64之间变化,同时加入成核剂后,PP结晶速率常数明显提高。     

增韧剂及成核剂对PP–R复合材料性能的影响

采用注射成型法制备无规共聚聚丙烯(PP–R)复合材料,结合差示扫描量热仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪及偏光显微镜等技术,分析了乙烯–辛烯共聚物+高密度聚乙烯增韧剂及WBGⅡ型β成核剂对PP–R复合材料力学性能和结晶行为的影响。结果表明,增韧剂与成核剂对复合材料的综合性能有明显的影响,β成核剂和增韧剂同时加入到PP–R材料中,协效提高了复合材料的冲击强度,为78.7 k J/m~2,与纯PP–R材料比较提高了175%,而对拉伸及弯曲强度影响较小。同时,加入增韧剂及成核剂均能诱导α晶向β晶转变,晶粒细化,进而改善其冲击韧性。     

β成核剂对聚丙烯抗冲击性能的影响

采用广角X射线衍射仪、差示扫描量热仪等测定了β成核剂改性聚丙烯(PP)(β-PP)中β晶含量,研究了β晶含量与PP悬臂梁缺口冲击强度的关系、β成核剂的成核热稳定性及β成核剂对PP结晶速率的影响。结果表明:随着β成核剂用量的增加,PP的抗冲击性能提高,但其冲击强度与β晶含量不成正比;β晶含量与β-PP的结晶度达到平衡时,PP冲击强度最佳,当β成核剂质量分数为0.05%时,β-PP的冲击强度最高,达82.4 k J/m2,此时β晶含量为75.78%,β-PP结晶度为77.3%;加入β成核剂使PP的结晶速率降低,较快的降温速率会减少β晶的形成。     

高模量弹性体对PP结晶行为及力学性能的影响

应用DSC和力学性能测试研究了PP/OTE、PP/EPDM共混物的结晶行为和它们的增韧作用。结果表明 ,烯烃类热塑性弹性体 (以下简称OTE)对PP的结晶性能无明显影响 ,EPDM对PP成核速率有促进作用。PP/OTE在赋予PP较好低温韧性的同时 ,使共混物的刚性得以适度兼顾 ,且易于加工。PP/OTE共混体系的综合性能优于PP/EPDM共混物     

酰胺类β成核剂对PP R非等温结晶动力学影响

研究了酰胺类β晶型成核剂对无规共聚聚丙烯(PP R)非等温结晶动力学的影响。结果表明,β成核剂提高了PP R的结晶峰温。在相同的冷却速率下,β成核剂改性PP R体系的Zc比纯PP R小,半结晶时间t1/2比纯PP R长;达到相同结晶度时,β成核剂改性PP R体系所需的冷却速率大于纯PP R,这说明β成核剂的加入降低了PP R的结晶速率。莫法可以很好地表征PP R及β成核剂改性PP R体系的非等温结晶行为。     

稀土类β晶型成核剂对聚丙烯性能的影响

研究了稀土类β晶型成核剂(WBG)在不同添加量下对聚丙烯(PP)性能的影响,并采用偏光显微镜(PLM)、广角X射线衍射仪(WAXD)对β-PP的结晶形态进行了表征。结果表明,随着成核剂用量的增加,材料的韧性提高,拉伸强度降低,在成核剂含量为0.4%(质量分数)时冲击强度和硬度均达到最大值。缺口冲击断面形貌观察表明,在一定范围内,随着成核剂用量的增加,断裂面应力发白面积也相应增加,银纹带面积越来越大,进一步证明了稀土类β晶型成核剂的增韧作用。随着成核剂用量的增加,材料的加工流动性能降低。WAXD研究发现,成核剂加入后可大大提高PP中β晶型的含量。PLM分析表明,与α晶型PP的相比,β晶型PP的球晶尺寸大幅度减小,晶粒细化。     

复合β成核剂对PP结晶行为的影响

采用一种由超细全硫化粉末橡胶粒子与芳酰胺类β成核剂复配的新型复合成核剂对聚丙烯(PP)进行改性。通过差示扫描量热法对比了复合成核剂改性PP以及芳酰胺类β成核剂改性PP的结晶温度、等温结晶动力学及非等温熔融行为。超细全硫化粉末橡胶粒子对芳酰胺类β成核剂起到助分散的作用,芳酰胺类β成核剂随着粉末橡胶更均匀地分散到PP中,成核效率显著提高。复合成核剂中少量的芳酰胺类β成核剂即可明显提高PP的结晶速率,同时获得高含量的β晶型。PP中复合成核剂的质量分数为0.15%时比较理想。     

聚丙烯/凹凸棒土复合材料的结晶行为

通过双螺杆挤出机熔融共混制备了聚丙烯(PP)/凹凸棒土(ATP)复合材料样品,分别采用偏光显微镜和差示扫描量热仪对其结晶行为进行了研究。研究表明,复合材料样品的偏光显微镜照片呈现球晶所特有的十字消光现象,球晶尺寸与纯PP球晶的尺寸相比有所减小。非等温结晶测试结果表明,复合材料样品的结晶温度随着ATP含量的增加向高温方向移动,而且半结晶期缩短,PP/ATP复合材料的总体结晶速率增加;ATP的加入改变了PP成核的机制,起到了异相成核的作用。随着降温速率的增大,PP及PP/ATP(95/5)复合材料的结晶起始温度和结晶峰值温度均向低温方向移动,半结晶期变短。     

长纤维增强PP复合材料的制备与性能研究

通过开炼–模压成型工艺方法,制备了长玻璃纤维(LGF)增强聚丙烯(PP)复合材料,首先研究了β成核剂对纯PP力学性能和结晶性能的影响,在此基础上研究了LGF对PP/LGF复合材料力学、结晶性能及热稳定性的影响,最后探讨了增容剂马来酸酐接枝三元乙丙橡胶(EPDM-g-MAH)对复合材料力学性能的影响。结果表明,β成核剂可以改善PP的冲击韧性,但降低了PP的拉伸和弯曲强度,当β成核剂质量分数为0.2%时,PP的综合性能最好;随LGF含量增加,PP/LGF复合材料的拉伸、弯曲和冲击强度及结晶度总体上呈先增大后减小的趋势,不同LGF含量下的复合材料起始热分解温度均在390℃以上,当LGF质量分数为20%时,复合材料的综合性能最好;少量的EPDM-g-MAH能改善LGF与PP基体的界面相容性,大幅增强了复合材料的韧性,其最适宜的质量分数为10%。     

氢氧化铝填充β-聚丙烯复合材料的制备和性能研究

为获得高性能填充聚丙烯(PP)复合材料,采用氢氧化铝(ATH)为无机增强粒子,负载庚二酸钙硅灰石(即负载型β成核剂β-W)和庚二酸钙(CaPA)为结晶改性剂。研究了ATH和结晶改性剂对PP结晶行为、β晶含量和力学性能的影响。结果表明,ATH、β-W和CaPA对PP结晶都具有异相成核作用,能够提高PP的结晶温度;ATH填充PP复合材料只形成α-晶,而β-W和CaPA可诱导PP形成β-晶;ATH对PP具有增强作用,能够提高PP的拉伸模量和弯曲模量,但ATH填充PP复合材料的冲击韧性不及ATH填充β-PP复合材料。     

PP结晶过程中α和γ晶型生成的影响因素

采用差示扫描量热法与广角X射线衍射研究了聚丙烯(PP)的结晶形态,考察了结晶温度、外加成核剂、PP熔体流动速率和无规共聚PP中乙烯单体含量等对PP结晶形态的影响。运用PP结晶过程γ晶型与α晶型的共结晶相图,从本质上解释了结晶温度、乙烯单体含量及成核剂对PP结晶形态的影响。结果发现．PP结晶过程可以产生γ晶型,随着结晶温度的升高、成核剂含量和PP中乙烯单体含量的增加、PP熔体流动速率的增大。γ晶型含量增加。质量分数为0．1％的成核剂使PP中γ晶型的质量分数增加了15．6％;成核剂含量进一步增加,γ晶型含量增加变缓;当成核剂质量分数为0．4％时,γ晶型质量分数仅增加了近16．3％。     

聚丙烯复合材料的非等温结晶动力学

采用差示扫描量热仪研究了β成核剂和水滑石(LDH)/β成核剂复配的成核剂对聚丙烯(PP)非等温结晶动力学及熔融行为的影响。结果表明:加入成核剂后,PP中晶体分布不均匀且分散度增大。莫志深方法采用F(θ)表征聚合物在单位时间内达到某一结晶度时所需的冷却(或加热)速率,结晶度达到40%时,纯PP的F(θ)为3.82,加入β成核剂的PP的F(θ)为3.30,加入LDH/β成核剂的PP的F(θ)为2.49。与纯β成核剂相比,LDH/β成核剂能更好地提高PP的结晶温度、结晶速率,增强PP的β晶熔融峰,减弱β晶和α晶共存熔融峰和α晶熔融峰。     

β晶型等规聚丙烯／EPDM体系的结晶和力学性能的研究

研究了β晶型聚丙烯/三元乙丙橡胶(EPDM)的力学性能,通过广角X射线衍射和偏光显微镜对聚丙烯的晶型进行了表征。结果表明:β晶型聚丙烯/EPDM具有较高的冲击强度,与未经β晶成核剂处理的PP/EPDM相比,冲击强度提高1～2倍,聚丙烯β晶增韧和EPDM增韧具有加和效应;β晶型聚丙烯/EPDM的拉伸强度稍低于未经β晶成核剂处理的PP/EPDM;β晶型聚丙烯与α晶相比,球晶尺寸显著降低,晶界模糊,EPDM在其中分散更为均匀。     

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。     

聚丙烯／多壁碳纳米管复合材料的结晶行为

用溶液絮凝法制备了碳纳米管含量为0.5%～5%的聚丙烯(PP)/多壁碳纳米管(MWNT)复合材料。SEM研究表明MWNT在复合材料中呈纳米级分散。用DSC法研究了MWNT含量对PP非等温结晶性能的影响,发现MWNT作为PP的成核剂,使PP的结晶峰温向高温方向移动;由于MWNT对PP链段运动的阻碍作用,非等温结晶峰温并不随MWNT含量增加而增加;复合材料的结晶总速率均比纯PP大,但在碳纳米管含量0.5%～5%范围内随MWNT含量增加总速率反而降低;MWNT的加入对材料的结晶度影响不大,复合材料中PP的结晶晶型没有改变。当MWNT含量为0.5%时,观察到PP的球晶尺寸降低。     

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。     

不同成核剂对聚丙烯力学性能的影响

研究了β成核剂以及超细滑石粉分别对聚丙烯复合材料力学性能的影响,并采用差示扫描量热法(DSC)、正交偏光显微镜、广角X衍射(XRD)对其微观结构和结晶形态进行了表征,并对复合材料力学性能进行了探讨。结果表明:不同成核剂的加入可以改变球晶的形态,使部分α晶型向β晶型转变;同时使PP的结晶速率加快、结晶过程的成核方式和生长机理发生改变,结晶活化能降低,随着不同成核剂的加入,力学性能有显著的提高。     

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。