成核劑改性聚丙烯及加工工藝的影響研究

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1、寧夏大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論1．1聚丙烯概況第一章緒論聚丙烯(Polypropylerie)是以丙烯為單體在一定條件下發(fā)生加成聚合反應(yīng)生成的一種高分子聚合物。它是一種半結(jié)晶的熱塑性合成樹脂，結(jié)構(gòu)式為：十l：一一書，聚丙烯因原料來(lái)源廣泛，價(jià)格便宜，密度小，無(wú)毒害，技術(shù)工藝方法成熟，并且具有較強(qiáng)的耐熱耐腐蝕性等一系列優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為當(dāng)今發(fā)展速度較快的一種人工合成樹脂。聚丙烯(PP)的應(yīng)用遍及食品工業(yè)、建筑行業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生業(yè)、家電行業(yè)及制藥工業(yè)等領(lǐng)域，已經(jīng)成為僅次于聚乙烯的第二大合成樹脂llJ，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用不容小覷。社會(huì)工業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)水平的提高。人們對(duì)新材料的需求量不斷增大，對(duì)其性

2、能要求也越來(lái)越高。既希望材料耐高溫又容易加工；有較高的韌性和剛性，并且外表美觀還要經(jīng)久耐用【2J。PP發(fā)展空間的潛力很大，受關(guān)注度也越來(lái)越高。然而PP屬于半結(jié)晶聚合物，存在兩相結(jié)構(gòu)即晶區(qū)和非晶區(qū)，整個(gè)內(nèi)部區(qū)域的成核點(diǎn)較少。無(wú)外界因素影響下，晶體形成的速度較慢，使得PP的晶體不僅數(shù)量少而且形成的球晶較粗大【3】。PP的低溫沖擊性能差，制品光澤度、透明性不好，熱變形溫度不夠高等缺點(diǎn)，限制了PP高附加值的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。因此，對(duì)PP的改性研究已成為當(dāng)今國(guó)內(nèi)外塑料改性研究的重要課題。1．1．1聚丙烯的種類聚丙烯分為兩大類：共聚聚丙烯和均聚聚丙烯。共聚聚丙烯有無(wú)規(guī)共聚、嵌段共聚、交替共聚和接枝共聚。

3、均聚聚丙烯的側(cè)鏈R基均為甲基(．CH3)，按照側(cè)鏈上甲基在主鏈兩側(cè)的分布情況，可以分為三種不同的聚合物【4】：等規(guī)聚丙烯(iPP)、間規(guī)聚丙烯(sPP)和無(wú)規(guī)聚丙烯(aPP)，三種類型的均聚聚丙烯的分子鏈結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1．1。嚴(yán)cH3嚴(yán)cH3小MCH—一CH2一CH—CH：一(：H—CH2一CH—一CH2一CH—CH2一CH—CHIow(a)等規(guī)聚丙烯(a)IsotacticPolypmpylenePcH3嚴(yán)～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)問(wèn)規(guī)聚丙烯(b)SyndiotacticPolypropylene寧夏大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論嚴(yán)c

4、H3PcH，一刪-即儼即刪_即衄一即cH-啦弋卜妒c如(c)無(wú)規(guī)聚丙烯(c)AtactiePolypropylene圖1-1均聚聚丙烯三種分子鏈結(jié)構(gòu)Fig1·1Threestrandstructm-eofhomo-polypropylcne一般生產(chǎn)的均聚PP樹脂中，iPP是較為常見(jiàn)的一種均聚聚丙烯。iPP的分子鏈呈螺旋結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，鏈段規(guī)整，聚合物的結(jié)晶度和熔點(diǎn)較高。宏觀表現(xiàn)為較好的機(jī)械性能和耐熱性，是合成樹脂中比較硬的材料。等規(guī)聚丙烯的缺點(diǎn)是質(zhì)脆，韌性差(尤其是低溫韌性)，制品的光澤度和透明度不夠高【51，很大程度上限制了它的應(yīng)用范圍，需要運(yùn)用改性的方法來(lái)提高它的韌性和透明性。無(wú)規(guī)

5、共聚聚丙烯(PPR)是以丙烯為主要單體，在骨架上引入其他單體共聚得到的高分子聚合物。乙烯是最常見(jiàn)的單體，大多數(shù)的乙烯是以單分子的形式無(wú)規(guī)則的插在丙烯單體中剮61。在比較規(guī)整的PP分子鏈上加入不同的單體，聚丙烯的分子鏈上會(huì)出現(xiàn)“雜亂”的現(xiàn)象，使原有結(jié)構(gòu)出現(xiàn)缺陷，降低了等規(guī)聚丙烯的鏈長(zhǎng)度，破壞了分子平均等規(guī)度，但卻增加了PP分子鏈的柔順性，降低了PP的結(jié)晶度，使晶區(qū)部分減小，無(wú)定型區(qū)域增大【7】。PPR相較于iPP其拉伸強(qiáng)度、熟變形溫度、硬度等降低，但是材料的透明度與抗沖性能得到提升。這種變化隨著PPR中單體的增加而逐漸明劇田。一般乙烯單體在整個(gè)無(wú)規(guī)共聚聚丙烯中的含量雖然較少，但依然會(huì)使P

6、P的立構(gòu)規(guī)整度降低，造成PP結(jié)晶能力減弱，結(jié)晶度下降。乙烯含量大于30wt％時(shí)，PP基本無(wú)結(jié)晶能力，處于完全無(wú)定型狀態(tài)唧。該狀態(tài)下的PPR透明度很高，并且低溫抗沖擊強(qiáng)度提高，由此表現(xiàn)出了較好的光學(xué)性能與韌性。1．1．2聚丙烯的結(jié)晶形態(tài)聚丙烯是半結(jié)晶高分子聚合物，大分子鏈相互纏結(jié)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，形成的晶體類型多樣，其中0L、p、和丫晶型是聚丙烯中主要存在的三種晶型。PP中不同晶型具有不同的結(jié)晶參數(shù)以及相應(yīng)的加工應(yīng)用范圍，表1．1是常見(jiàn)三種主要晶型的特性參數(shù)。表1-1聚丙烯晶體特性參數(shù)Table1-1Thetraitparametersofpolypropylenecrystal(1)

7、n晶型：Q晶型是單斜晶系的一種，是聚丙烯中普遍存在的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)最穩(wěn)定的一種晶型【10】。聚丙烯在不同的加工條件下可以生成單晶、球晶及軸晶等不同晶體，其中球晶是最為常見(jiàn)的。n晶就為球晶，它的基本組成單元是片晶。球晶是以晶核為中心向外生長(zhǎng)，生長(zhǎng)的過(guò)程中球晶尺寸增大，各球晶互相接觸碰撞，在接觸處形成界面，最終成型為多邊形結(jié)構(gòu)‘n1。-2·寧夏大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論(2)口晶型：B晶型屬于六方晶系，p晶型內(nèi)部排列結(jié)構(gòu)比a晶型松散的多，且不穩(wěn)定。在P