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1、β晶型成核剂改性聚丙烯纤维研究第25卷 第4期合 成 纤 维 工 业 .25 No.4 VolAug. 2002 2002年8月 CHINASYNTHETICFIBERINDUSTRY Β晶型成核剂改性聚丙烯纤维研究窦强1 王斌2(1.南京工业大学材料科学与工程学院高分子系,江苏南京 210009;2.中国石油天然气新疆独山子石化公司研究院,新疆独山子 833600)摘 要:研究了含0.25%Β晶型成核剂(酰胺化合物)的聚丙烯Z30S及其纤维的力学性能、晶型结构和微观形态。通过纺丝2拉伸实验和力学性能测试、广角X射线衍射分析、SEM观察,
2、发现成核改性后生成了Β晶型聚丙烯(K值约为75.3%),抗冲性能大幅度提高。Β晶型聚丙烯在纺丝卷绕过程中发生了Β晶型→Α晶型转变,纤维中产生约10%微孔隙,改性纤维的力学性能有所降低。关键词:聚丙烯 Β晶型 成核剂 聚丙烯纤维 力学性能 分析中图分类号:TQ342.62 文献识别码:A文章编号:100120041(2002)0420006203 等规聚丙烯的晶体形态有Α、Β、Χ、?和拟六方态5种,其中以Α和Β晶型较为常见。Α晶型是单斜晶系所形成的最普通和最稳定的形式,商品化聚丙烯中主要含有Α晶型。Β晶型属六方晶系,与Α晶型聚丙烯相比,Β晶型
3、聚丙烯易于拉伸,具有较高的热变形温度,特别是韧性得到了大幅度的提高。添加Β晶型成核剂是目前公认的得到高含量Β晶型聚丙烯的最有效途径之一。常用Β晶型成核剂有红色颜料喹丫啶酮红、庚二酸钙、酰胺化合物等。由于Β晶型聚丙烯具有独特的增韧效果及在制造电容器粗化膜等方面的良好应用效果,因而研究者日众[1～4]。随着聚丙烯熔体流动速率(MFR)的增加,Β晶型成核剂增韧改性效果随之25,上海化工机械四厂产;<25mm×2熔融纺丝机,日本ABE公司产;3013型24锭拉伸加捻机,德国Barmag公司产;WD210型电子万能试验机,长春第二试验机厂产;654
4、2??020型组合式熔体流动指数仪,Ceast公司产;XD23A型广角X射线衍射仪(WAXD),日本岛津公司产;SX240型扫描电镜(SEM),日本明石公司产。1.3 纺丝2拉伸试验与性能测试按配方准确称取聚丙烯、Β晶型成核剂等组分,混合均匀后加入双螺杆挤出机,在170～230℃下挤出造粒、纺丝,36孔三叶型喷丝板,螺杆温度240～278℃,箱体温度280℃,纺丝速度800m??min,单丝线密度约40dtex;拉伸热盘温度70℃,热板温度100℃,拉伸倍率3.3,拉伸速度800m??min,拉伸丝单丝线密度约为12dtex。下降,因而其在较低
5、MFR的聚丙烯中研究较多,而在高MFR的纤维级聚丙烯中的研究极少。作者研究了酰胺化合物Β晶型成核剂在纤维级聚丙烯中的成核改性效果,进行了力学性能测试、广角X射线衍射和SEM分析。挤出粒子熔融压片、纤维剪碎成粉末样品进行WAXD分析,CuKΑ辐射,波长0.152nm,激发电压40kV,电流40mA;将纤维在液氮中淬断喷金后,用SEM分析纤维表面和内部形态。1 实验1.1 原料Z30S聚丙烯粉料,独山子石化公司乙烯厂生2 结果与讨论2.1 成核改性PP粒子及其纤维的力学性能PP粒子和含质量分数0.25%Β晶型成核剂收稿日期:2002202225;修
6、订日期:2002204201。作者简介:窦强(1970-),男,江苏盱眙人,讲师,硕士,主要从事高分子复合材料研究。产;Β晶型成核剂,酰胺化合物,自制;抗氧剂1010,168,吸氯爽滑剂CaSt,均为市售工业品。1.2 设备与仪器D为SHL235型双螺杆挤出机,<35mm,L???1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第4期 窦强等.Β晶型成核剂改性聚丙烯纤维研究7PP粒子及其纤维的力学性能见表1。表1 PP和成核改性PP及其纤维的力学性能比较Tab.
7、1 ComparisonofmechanicalpropertiesofPP,nucleatedPPandtheirfibers衍射峰,说明Β晶型成核剂改性PP的纤维在纺丝2卷绕过程中发生了Β晶型→Α晶型转变,这种转变是分子链滑移、重排的结果,是一种结构趋向更有序化的过程[8]。性能拉伸强度??MPa断裂伸长率,%弯曲强度??MPa弯曲模量??MPa缺口冲击强度?? kJ?m-2MFR(10min)??g强度??cN?dtex伸长率,%-1PP35.0658040.915161.2519.35---1成核PPPP纤维34.3857035.914
8、553.0323.03---------3.3556.3030.54成核PP纤维------2.7740.2729.45初始模量??cN?dtex-
