聚丙烯釜内合金性能及微观形态.pdf

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1、第29卷第1期应用化学Vo1．29Iss．12012年1月CHINESEJOURNALOFAPPLIEDCHEMISTRYJan．201l聚丙烯釜内合金性能及微观形态侯陕。张春雨陈斌张学全(沈阳化工大学材料科学与工程学院沈阳110142；中国科学院长春应用化学研究所，高分子物理与化学国家重点实验室长春130022)摘要以磷酸酯化合物为内给电子体的球型齐格勒纳塔催化剂，在本体-气相聚合装置上制备了己烷可溶级分含量不同的高熔融指数的聚丙烯釜内合金，考察了其微观形态与力学性能。结果表明，随己烷可溶组分含量的增加，冲击强度

2、明显增加，冲击强度从4．4kJ／m增加至52．7kJ／m，弯曲强度和拉伸强度略有减小。拉伸强度从28．6MPa下降至19．5MPa，弯曲强度从37．2MPa下降至21．5MPa。扫描电子显微镜照片显示，橡胶相均匀分散在聚丙烯基体中形成“核一壳”结构。关键词聚丙烯釜内合金，本体一气相聚合，齐格勒纳塔催化剂，核壳结构中图分类号：O631文献标识码：A文章编号：1000-0518(2012)叭-0018-05D0I：10．3724／SP．J．1095．2012．00029聚丙烯因其具有较好的综合性能而越来越被人们重视。为

3、了扩大其应用范围，人们对聚丙烯进行了各种增韧和增强的改性⋯。其中，以提高冲击强度为目的的改性研究进行得最多引，早期这类改性大多采用橡胶与聚丙烯共混的方法J。90年代初，Himont(现为Montel1)公司首先用特殊结构的齐格勒纳塔(Z．N)催化剂在反应器中成功地合成出聚丙烯／无规乙丙共聚物(EPR)的聚丙烯合金¨，所谓聚丙烯合金也就是在均聚聚丙烯中加入橡胶或无机填料而形成的一种兼具有聚丙烯和填料性能的新材料。由于聚丙烯釜内合金中的EPR是在已经形成的聚丙烯颗粒中原位生成的，所以二者的混合程度可以达到亚微观甚至微观

4、水平，从而使得共混物的冲击强度得到了极大的提高¨J。聚合物的性能取决于其聚集态结构和分子链结构，而聚集态结构对材料的性能有着直接的影响。聚丙烯合金作为一种改善聚丙烯冲击性能的方法越来越受到研究者的重视，但研究主要集中在力学性能和聚合物的链结构方面引，而对其聚集态微观结构研究不够。本研究采用以磷酸酯化合物为内给电子体的球型Z．N催化剂，在本体．气相聚合装置上制备了不同含量己烷可溶级分(即橡胶相含量)的聚丙烯釜内合金，着重研究了其聚集态微观结构和性能。1实验部分1．1试剂和仪器聚丙烯球型催化剂(实验室自制)，Ti质量分

5、数为2．49％，Mg质量分数为8．83％，邻苯二甲酸二丁酯(DIBP)质量分数为3．0o％，磷酸三甲酚酯(TPP)质量分数为2．40％。液态丙烯和乙烯均由中国石油天然气股份有限公司锦州石化分公司提供。三乙基铝(TEA，Adrich，93％)，直接使用。二苯基二甲氧基硅烷(DDS，Adrich，纯度I>95．0％)，使用前用4A分子筛处理。己烷可溶级分含量的测定：在索氏提取器中用沸腾的己烷抽提聚丙烯颗粒，时间为6h。冲击实验在20和一30℃条件下使用uj-40型冲击实验机测试。拉伸试验使用Instron—l121型电

6、子拉力机，拉伸速率50mm／min，样条尺寸150mm×10mm×4mm，测试标准GB／T1040-2006。2011．01．14收稿，2011-04-11修回国家863计划(2006AA03Z551)资助项目通讯联系人：陈斌，教授；Tel：024．89388092；E-mail：bchen63@163．con；研究方向：聚合物共混改性及聚合物基纳米复合材料共同通讯联系人：张春雨，助理研究员；Tel：0431．85262305；Fax：0431~5262253；E-mail：cyzhang@ciac．j1．cn；研

7、究方向：烯烃聚合催化剂及高性能聚烯烃第1期侯陕等：聚丙烯釜内合金性能及微观形态l9对聚丙烯冲击样条进行了低温脆断处理，脆断面用二甲苯室温刻蚀30rain，然后喷金，采用美国FEIXL30FEG型场发射扫描电子显微镜(FESEM)在25kV条件下观察样品断面的微观结构。1．2聚丙烯釜内合金的制备用干燥N气充分置换本体反应釜然后依次加入液态丙烯、TEA、DDS和聚丙烯球型催化剂，70℃条件下聚合反应30min。然后闪蒸未反应的丙烯，将均聚聚丙烯转移到经干燥N气充分置换后的气相反应釜，通入摩尔比1：1的乙丙混合气：进行乙

8、丙共聚合，温度80～85℃，通过控制聚合时间及气相反应压力制备不同己烷可溶级分含量的聚丙烯釜内合金。所得样品的参数见表1。．表1聚丙烯釜内合金的参数Table1ParametersOfPPin·reactoralloysConditions：h0m。polymerizati0ntemperature70℃；copolymerizationtemperatur