成核剂改性聚丙烯及加工工艺的影响研究

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1、宁夏大学硕士学位论文第一章绪论1．1聚丙烯概况第一章绪论聚丙烯(Polypropylerie)是以丙烯为单体在一定条件下发生加成聚合反应生成的一种高分子聚合物。它是一种半结晶的热塑性合成树脂，结构式为：十l：一一书，聚丙烯因原料来源广泛，价格便宜，密度小，无毒害，技术工艺方法成熟，并且具有较强的耐热耐腐蚀性等一系列优点，已经成为当今发展速度较快的一种人工合成树脂。聚丙烯(PP)的应用遍及食品工业、建筑行业、医疗卫生业、家电行业及制药工业等领域，已经成为仅次于聚乙烯的第二大合成树脂llJ，对社会经济发展的作用不容小觑。社会工业的发展带动经济水平的提高。人们对新材料的需求量不断增大，对其性

2、能要求也越来越高。既希望材料耐高温又容易加工；有较高的韧性和刚性，并且外表美观还要经久耐用【2J。PP发展空间的潜力很大，受关注度也越来越高。然而PP属于半结晶聚合物，存在两相结构即晶区和非晶区，整个内部区域的成核点较少。无外界因素影响下，晶体形成的速度较慢，使得PP的晶体不仅数量少而且形成的球晶较粗大【3】。PP的低温冲击性能差，制品光泽度、透明性不好，热变形温度不够高等缺点，限制了PP高附加值的产业化应用。因此，对PP的改性研究已成为当今国内外塑料改性研究的重要课题。1．1．1聚丙烯的种类聚丙烯分为两大类：共聚聚丙烯和均聚聚丙烯。共聚聚丙烯有无规共聚、嵌段共聚、交替共聚和接枝共聚。

3、均聚聚丙烯的侧链R基均为甲基(．CH3)，按照侧链上甲基在主链两侧的分布情况，可以分为三种不同的聚合物【4】：等规聚丙烯(iPP)、间规聚丙烯(sPP)和无规聚丙烯(aPP)，三种类型的均聚聚丙烯的分子链结构见图1．1。严cH3严cH3小MCH—一CH2一CH—CH：一(：H—CH2一CH—一CH2一CH—CH2一CH—CHIow(a)等规聚丙烯(a)IsotacticPolypmpylenePcH3严～6阡一啦一f阡一吼叫H一啦一fII一啦一c阡一咀一fH一吼～c啦c113cH3(b)问规聚丙烯(b)SyndiotacticPolypropylene宁夏大学硕士学位论文第一章绪论严c

4、H3PcH，一删-即俨即删_即衄一即cH-啦弋卜妒c如(c)无规聚丙烯(c)AtactiePolypropylene图1-1均聚聚丙烯三种分子链结构Fig1·1Threestrandstructm-eofhomo-polypropylcne一般生产的均聚PP树脂中，iPP是较为常见的一种均聚聚丙烯。iPP的分子链呈螺旋结构，结构简单，链段规整，聚合物的结晶度和熔点较高。宏观表现为较好的机械性能和耐热性，是合成树脂中比较硬的材料。等规聚丙烯的缺点是质脆，韧性差(尤其是低温韧性)，制品的光泽度和透明度不够高【51，很大程度上限制了它的应用范围，需要运用改性的方法来提高它的韧性和透明性。无规

5、共聚聚丙烯(PPR)是以丙烯为主要单体，在骨架上引入其他单体共聚得到的高分子聚合物。乙烯是最常见的单体，大多数的乙烯是以单分子的形式无规则的插在丙烯单体中剐61。在比较规整的PP分子链上加入不同的单体，聚丙烯的分子链上会出现“杂乱”的现象，使原有结构出现缺陷，降低了等规聚丙烯的链长度，破坏了分子平均等规度，但却增加了PP分子链的柔顺性，降低了PP的结晶度，使晶区部分减小，无定型区域增大【7】。PPR相较于iPP其拉伸强度、熟变形温度、硬度等降低，但是材料的透明度与抗冲性能得到提升。这种变化随着PPR中单体的增加而逐渐明剧田。一般乙烯单体在整个无规共聚聚丙烯中的含量虽然较少，但依然会使P

6、P的立构规整度降低，造成PP结晶能力减弱，结晶度下降。乙烯含量大于30wt％时，PP基本无结晶能力，处于完全无定型状态唧。该状态下的PPR透明度很高，并且低温抗冲击强度提高，由此表现出了较好的光学性能与韧性。1．1．2聚丙烯的结晶形态聚丙烯是半结晶高分子聚合物，大分子链相互缠结，内部结构比较复杂，形成的晶体类型多样，其中0L、p、和丫晶型是聚丙烯中主要存在的三种晶型。PP中不同晶型具有不同的结晶参数以及相应的加工应用范围，表1．1是常见三种主要晶型的特性参数。表1-1聚丙烯晶体特性参数Table1-1Thetraitparametersofpolypropylenecrystal(1)

7、n晶型：Q晶型是单斜晶系的一种，是聚丙烯中普遍存在的结构和性质最稳定的一种晶型【10】。聚丙烯在不同的加工条件下可以生成单晶、球晶及轴晶等不同晶体，其中球晶是最为常见的。n晶就为球晶，它的基本组成单元是片晶。球晶是以晶核为中心向外生长，生长的过程中球晶尺寸增大，各球晶互相接触碰撞，在接触处形成界面，最终成型为多边形结构‘n1。-2·宁夏大学硕士学位论文第一章绪论(2)口晶型：B晶型属于六方晶系，p晶型内部排列结构比a晶型松散的多，且不稳定。在P