聚丙烯成核剂及其对聚丙烯性能的影响

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1、万方数据万方数据第3期曹新鑫，等．聚丙烯成核剂及其对聚丙烯性能的影响13性。在￡。以上，不能形成稳定的品核；在￡。以下，链段运动冻结，晶核增长速率为零。(4)结晶过程包括晶核形成与晶核增长，结晶速度可由晶核密度和球晶的增长速率计算。聚合物的结晶过程，实际上是分子链的链段有序排列的过程。1．2聚丙烯分子晶型对性能的影响1．2．1聚丙烯的晶型o．33等规聚丙烯(iPP)的分子链均为3s螺旋构型，可在不同的结晶条件下形成有“乒、y、6和拟六方态5种晶体结构，其中以d和口晶型较为常见。(1)“晶型是单斜晶系，是聚丙烯形成的最普通

2、和最稳定的形式，熔点为167℃，密度0．936g，cm3，在商品化的聚丙烯中主要的晶型为d晶型。(2)卢晶型属六方晶系，熔点为150℃，密度为O．922出m3，在通常加工条件下PP以接近最稳定的a单斜晶为主。口晶型由于内部排列比“晶型疏散得多，对冲击能有较好的吸收作用，故口晶型PP的冲击强度比d晶型PP高l～2倍。但是口晶型是在热力学上准稳定、动力学上不利于形成的一种晶型9，只有利用特殊方式才能获得，如选取合适的熔融、结晶温度及一定的温度梯度、剪切取向、使用口成核剂等，使d晶型转变成口晶型，其中，通过添加能诱导生成卢晶型

3、的特效成核剂是目前公认的得到高含量口晶型PP的最有效途径之一。(3)y晶型PP，熔点150℃左右，密度0．946g／cm3，其形成机会比卢晶少，对于相对分子质量较高的聚丙烯，在高压下可发生由“晶向7晶的固相转变，其有序程度最高。(4)拟六方态亦称酝晶，密度O．88g，cm3左右，这是一种热力学上不稳定的晶体结构，也称作次晶结构或碟状液晶，属于无定型到结晶态之间的过渡态结构，其分子链排列规整性较差，结构松散，很容易被拉伸，透明度较高。1．2．2聚丙烯的球晶结构“聚丙烯从熔融状态缓慢冷却，一般都具有球晶结构。其结晶温度越高，

4、所形成的球晶越大，性质越脆；结晶温度越低则球晶越小，因而球晶大小直接影响到材料的冲击强度。表】中，I、Ⅱ及混合型容易发生类似橡胶的变形，所以屈服伸长率较大，而Ⅲ型和Ⅳ型在垂直于拉伸方向上容易开裂，变形较小。表1聚丙擂球晶种类殛生长条件‰l111ekindsofspherllliticc驴talofPP竺!坐卫生竖竺!垫i!!!种类品型特性结晶温度，℃1．3成核剂在聚丙烯结晶中的成核作用c4】高分子材料进行熔体结晶时，虽容易形成多角晶粒、树枝状品粒和球晶，它的大小对聚合物的力学性能、物理性能和光学性能起重要作用。大的球晶通

5、常使聚合物的断裂伸长和韧性降低。研究发现，聚合物中的杂质对其结晶过程有很大的影响：有些杂质阻碍结晶，而另一些杂质能够促进结中起晶核的作用。成核剂正是这种能够促进结晶的杂质。在聚丙烯中加入成核剂，能够加快结晶速于聚丙烯熔体结晶，并形成均匀分散的网络，使原有的均相成核变成异相成核，该网络的表面即为异相结晶的成核中心，从而增加体系内的晶核数目，使生成的球晶高度均一细微化，形成细小致密的球晶颗粒，改变球晶的尺寸，使分子链在较高温度下具有很快的结晶速度，生成的球晶的数目多，尺寸小，并且分布均匀，可以比较规整地成长。这样可以提高这些

6、制品的抗冲击性能、透明性及光泽度，从而改善聚丙烯的力学性能和光学性能。2成核剂的种类国内外对于聚丙烯的成核剂改性已有很长时间的研究，已商品化的PP用成核剂已有很多，按其成分来分主要有无机和有机两大类。2．1无机成核剂无机成核剂主要是金属的氧化物及氢氧化物，具体有A1203、Ti02、si02、MgO等以及滑石粉、氮化硼、Na2CO，、K2CO，、明矾、炭黑、碳酸钙、云母、硅石等。做成核剂使用时要求粒度较小，一般大于6肛m。由于无机成核剂本身与树脂基体相容性较差，所以在作为成核剂使用时，大都会影响透明性，其效果逊于有机成核

7、剂，一般加入质量分数在万方数据万方数据第3期曹新鑫，等．聚丙烯成棱剂及其对聚丙烯性能的影晌15成线性；成核PP的结晶时间与结晶温度晚关系呈现2个线段，在结晶温度低时，结晶时间对结晶温度的依赖性较纯PP的小，而结晶温度高时，结晶时间对结晶温度的依赖性比纯PP的大。(2)成核PP与PP的熔点差别不大，但熔融偏离基线温度和熔融峰温明显提高，熔融峰变窄，半高峰加宽。这表明成核剂使PP结晶的完善性提高。但通过切线法从熔融峰求出的成核PP的熔融初始温度则相反，比纯PP的低的多，其原因在于成核剂对PP熔融峰形的影响。3．2对PP力学性

8、能的影响成核剂的加入，聚丙烯的力学性能有了明显变化(见表2)，其总体影响趋势为：拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量、热变形温度、断裂伸长率随其用量的增加而上升，但其上升趋势均有一峰值，峰值之后的下降也很明显，而且具体成核剂的种类、型号、加入量以及聚丙烯的牌号对其都有相应的影响，使其在峰值左(或右)的上升C或下降)