稀土β成核剂改性聚丙烯的研究

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1、四川大学硕士学位论文摘要稀土p成核剂改性聚丙烯的研究材料加工工程专业研究生：何阳指导老师：杨鸣波教授聚丙烯(PP)具有优异的综合性能，在注塑、挤出、吹塑等生产中应用广泛。但其缺口冲击性能差，制约了使用范围。本论文研究了不同a和13成核剂对聚丙烯性能的影响，重点研究稀土13成核剂增韧改性聚丙烯。论文的实验工作由六部分组成：1．第二章选用四种a成核剂和三种p成核剂对聚丙烯进行改性，研究每种成核剂及其含量对聚丙烯力学和结晶性能的影响。2．第三章研究新型稀土13成核剂(WBG2)浓度对两种牌号iPP的力学性能和热性能的影响，并研究了模具温度、冷却时间

2、、热处理温度和时间与力学性能的关系。3．第四章研究p．iPP非等温结晶情况和动力学，冷却速率对结晶度和D晶相对含量的影响，考察热历史、拉伸、压力对13一iPP结晶和B一稍转变的影响，4．第五章研究等温和非等温以及剪切对D—iPP的超分子结构的影响，重点研究温度和降温速率对B—iPP的超分子结构的影响。5．第六章研究p成核剂与碱核剂，p成核剂与其它协效剂并用对iPP力学和结晶性能的影响。6．第七章初步考察聚丙烯用硼D成核剂对PA和PET结晶性能的影响。得到以下主要结论：1．选用四种a成核试剂。Ⅱ成核试剂加入iPP中，诱导产生a晶，结晶速率加快。

3、试样拉伸强度提高，断裂伸长率和冲击强度下降。增透a成核剂TM．1优于IrgaclearD。芳基磷酸类成核剂TMP．5和NAll增强效果最好。2．选用三种D成核剂。p成核剂加入iPP中，诱导产生B晶，结晶速率加快。I四川大学硕士学位论文p-ivp冲击强度值对温度较敏感，随着温度的升高，冲击强度值逐渐增大。WBG2．0．1和TMB5．0．1冲击强度值分别为7．91d，矗2和7．2kJ／m2，较纯PP提高146．9％和125％。0．1一-0．5％添加范围内，随着B成核剂浓度的增加，试样冲击强度逐渐下降，拉伸强度逐渐增大。3．稀±13成核剂WBG2具

4、有热稳定性作用，能减少加工过程中的氧化，试样呈白色。TMB5和TMB20在易老化的PP材料中无抗氧化作用，制品成淡黄色和黄褐色。4．注塑时，升高熔体温度，有利于消除挤出过程中的热历史，有利于生成B晶。无模温控制时，试样冲击强度值随冷却时间的延长而降低。适当温度下进行热处理有利于热变形温度和冲击强度的提高。热处理温度越高，越有利于升温过程中的口一a相转变发生，本论文得出热处理最佳温度为100*C，最佳方式为水浴热处理。模温控制能提高低成核剂含量试样的冲击强度值，但对拉伸强度的提高不利。5．WBG2能有效诱导p晶的生成，经过四次热循环后，试样的p

5、吸热峰依然明显，是一种稳定、高效的13成核试剂。注塑过程中，试样靠近型腔的皮层到中心层，冷却速率递减，从皮层到芯层，试样总结晶度和13晶相对含量逐渐增大。高压(0．75GPa)使p．iPP结晶度提高，p晶相对含量增加。但高压结晶时间过长，结晶度和13晶相对含量下降。拉伸中，lB-iVV发生相转变，部分试样出现二次屈服，拉伸后，13晶大部分转变为Or,晶，重结晶后试样又重新生成大量13晶。6．本文对研究较少的冷却速率与B晶含量的关系做了定量研究。得出较慢的冷却速率有利于提高试样的结晶度、13晶熔点和B晶相对含量。随着冷却速率从20"C／rain

6、降低到2．5"C／rain，13晶熔点从149．7。C升高至156．9℃。试样总结晶度从61．8％升高至69．6％。13晶相对含量从63．1％提高到91．4％。7，p-iPP非结晶动力学不适合用Ozawa方法描述，适合用莫志深法描述。．8．首次发现一种尚未见文献报道的超分子结构，该结构中心为雪花状13晶，外围包覆负极性13球晶。以10。C／rain和20。C／rain升温，中心雪花状13晶先熔化，外围负极性13球晶后熔化。而以100℃／rain升温，则反之。说明慢速升温过程中存在B—a相转变。9，设计了一种新的实验方法，将B．iPP和纯‘PP

7、压膜拼接，然后用热台偏Ⅱ四川大学硕士学位论文光显微镜进行在线观测，可在同等条件下，同时观察a晶和p晶的生成和演变情况，可清楚地区分出两种晶体的异同。lO．降温速率对0-a'P的超分子结构影响巨大。W-0，2以100℃，min和20。C／min降温，形成的晶体细小、杂乱。以10℃／min和5"C／min降温时，首先生成雪花状13晶，然后以其边缘为晶核附生负极性13球晶。低剪切速率下，I}-iPP首先生成纤维状晶体，最终形成柱晶。高剪切速率下，B．iPP首先生成致密的纤维晶，最终形成众多细小晶体。11．发现了能大幅降低成本，提高成核效率的成核协效

8、剂A、C、D、F、G。这些成核协效剂与WBG2并用后能显著提高试样的冲击强度，其中A增韧效果最明显，能使纯PP冲击强度从3．2kJ／m2提高到15．1kJ／m2。W