聚丙烯氢氧化镁复合材料非等温结晶动力学的研究.pdf

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1、第39卷，第2期安徽化工Vol_39．No．22013年4月ANHUICHEMICALINDUSTRYApr．2013聚丙烯／氢氧化镁复合材料非等温结晶动力学的研究凌飞，王珉，朱传明(1．安徽省产品质量监督检验研究院，安徽合肥230601；2．安徽省化工产品质量监督检验站，安徽合肥230041)摘要：通过差示扫描量热仪，采用修正的Avrami方程研究了硅烷改性氢氧化镁对聚丙烯非等温结晶行为的影响，并采用Kissinger方法比较了复合材料和聚丙烯的结晶活化能。结果表明，氢氧化镁在聚丙烯非等温结晶过程中起到异相成核作用，提高了聚丙

2、烯的结晶速率，并降低了材料的结晶活化能。关键词：聚丙烯；氢氧化镁；非等温结晶动力学doi：10．39696．issn．1008—553X．2013．02．014中图分类号：TQ325．1+4；TB33文献标识码：A文章编号：1008—553X(2013)02—0046—041前言于180℃下将PP熔融，按配方分别加入30％、40％和聚丙烯(PP)是一种性能优良的通用塑料，在家电、50％的氢氧化镁，混炼10～20min后取下备用。建筑等领域有着广泛的应用。PP属于典型的结晶型聚2．3非等温结晶动力学研究合物，它的结晶形态、结晶速率

3、等在很大程度上影响着在PerkinElmerDSCDiamond型差示扫描量热仪上材料的加工和使用性能_1]。由于PP结构中只含有碳、氢采用氮气气氛研究样品的结晶行为。将装有～lOmg的元素，自身容易燃烧，在很大程度上限制了它的应用范样品快速升温至200~C并恒温5min以消除样品的热历围。通过添加金属氢氧化物类阻燃剂，如氢氧化镁，可以史，然后分别以5、10、2O和40K／min的速率冷却至室有效提高PP的阻燃性能。氢氧化镁作为阻燃剂对PP温，并记录该过程的热焓变化。复合材料阻燃性能的影响在文献中已作了大量报道。3结果与讨论本文

4、采用差示扫描量热仪着重研究了氢氧化镁对PP非3．1材料的结晶行为等温结晶动力学的影响。图1是PP和PP／MH(30％)复合材料的DSC非等2实验部分温结晶曲线，降温速率分别为5、10、20和40K／min。从2．1主要原料图1(a)中可以看出，随着降温速率的增大，PP的结晶峰聚丙烯，F401，中国石油兰州石化公司生产；硅烷改变宽，结晶峰位和结晶温度Tn向低温移动。这是因为随性氢氧化镁，H5IV，德国马丁公司生产。着降温速率增大，聚丙烯的分子链在较低温度下扩散到2．2试样制备晶相结构的部分增加，而且在较低温度下分子链的活动聚丙烯和

5、氢氧化镁在80℃下干燥12h。在密炼机中性较差，形成的晶体不完善。从图1(b)中可以看出，在341l35036(137(I380390370380390400410420430Temperature(K)Temt~eraturefK1图1PP和PP／MH(30％)复合材料的非等温结晶曲线Fig．1DSCcrystallizationexothermsofPPandPP／MH(30％)composite收稿日期：2013—01—26作者简介：凌飞(1975一)，男，大学本科，学士学位，从事化工分析工作，0551—67132010。

6、凌飞，等：聚丙烯／氢氧化镁复合材料非等温结晶动力学的研究47相同降温速率下，PP／MH(30％)复合材料的结晶温度T和局限性。本文采用修正Avrami方程的Jeziorny法对材高于聚丙烯。这是由于MH表面的硅烷偶联剂与聚丙烯料的非等温结晶动力学进行处理。分子问存在较强的界面作用，可以起到异相成核作用，材料在任意结晶温度时的相对结晶度置可以用下导致聚丙烯链段在较高温度下即可进行结晶。然而随式进行计算嘲：着MH含量从30％增加到50％，复合材料的Tn没有发X(dHc／dr)ds11,Hc／dT)dT、)生明显的改变。3_2非等温结

7、晶动力学研究式中，为开始结晶时的温度，为结晶完成时的高分子材料的非等温结晶动力学研究多采用温度。根据式(1)，图1可转换为相对结晶度置对温度Ozawa、Ziabicki等理论方法，每种方法均有其使用范围的关系曲线，如图2所示。34035036037038039040041042t)430Temperature(K)J．I10．80．60．40．2图2相对结晶度和温度的关系曲线Fig．2PlotsofXtVS．temperatureforPPanditscompositeswithdiferentMHcontents用Avrami

8、方程处理结晶过程时有如下关系式：图4给出了PP和PP／MH复合材料的In(一ln(1一x)一e印(一Zt)(2)对lnt的关系曲线，在不同降温速率下，两者具有良好的式中，x是在结晶时问t时的相对结晶度；n是线性关系。利用直线斜率可求出Avrami指数n。PP／M