液晶高分子成核剂诱导PP结晶结构、形态及性能的研究

论文摘要

高分子液晶聚合物（LCP）在复合材料的共混改性方面已经得到应用,但将LCP作为聚丙烯成核剂的研究却很少。p晶聚丙烯由于其优异的力学性能已成为聚丙烯改性的热点。因此,开展液晶高分子类成核剂的研究具有重要的意义及潜在的应用价值。本论文设计且合成了四种新型的液晶单体：4-烯丙氧基苯甲酸-4’-戊基苯甲酸对联苯酚双酯（M1）,4-戊基苯甲酸-4’-丙烯酰氧基乙氧基苯甲酸对苯二酚双酯（M2）,4-戊基苯甲酸-4’-丙烯酰氧基己氧基苯甲酸对苯二酚双酯（M3）与4-戊基苯甲酸-4’-丙烯酰氧基己氧基苯甲酸对联苯酚双酯（M4）。然后将M1与聚甲基含氢硅氧烷进行了接枝聚合,合成了液晶聚合物P1；将M2在催化剂AIBN的催化下进行了自由基聚合,合成了液晶聚合物P2。再将P1与P2作为成核剂与聚丙烯PP在一定的工艺条件下进行共混,获得了一系列的PP共混样品。利用红外光谱（FT-IR）和核磁（1H-NMR）对合成的单体与聚合物的结构进行了表征,通过偏光显微镜（POM）、差示扫描量热仪（DSC）对聚合物的液晶性能进行了测试与分析,采用X-射线衍射仪（WAXD）、DSC、POM等研究了P1和P2作为成核剂对PP结晶结构、形态与性能影响。液晶单体M1-M4均为热致液晶化合物,呈现典型的向列相丝状织构与纹影织构；随着柔性间隔基的增加,对应单体的熔点（Tm）与清亮点（Ti）都降低,而且Tm降低较多；随着液晶核刚性的增加,对应单体的Tm和Ti都升高,而且Ti升高较多,液晶相范围都变宽。聚合物P1与P2呈现向列相的液晶织构,它们的玻璃化转变温度（Tg）均在95℃以下,,而Ti均高于200℃,符合将液晶高分子作为PP成核剂的基本要求。P1和P2在PP的共混体系中起到了异相成核的作用,使PP的晶核数目增多,球晶尺寸变小,球粒分布均匀,并改变了球晶的结晶形态,诱导生成出p晶。随着成核剂含量的增加,p晶含量（Kβ）呈现出先增加后降低的趋势,当P1含量为0.3%,结晶温度为130℃时,Kβ最大为41%；当P2含量为0.8%,等温结晶温度为130℃时,Kβ值最大为35%。PP的α晶为黑白的球状结构,球晶放射性增长,轮廓明显；而p晶为彩色球状结构,球晶为支化或螺旋式增长,轮廓模糊；当温度升高时,p晶的彩色结构逐渐变暗,在155℃消失,而a晶的黑白结构在171℃消失。与纯PP相比,添加成核剂后PP样品的结晶峰温度都向高温方向移动而且峰型变得尖锐,这表明PP的结晶速度加快,结晶温度提高。运用Jeziorny法和Ozawa法对PP的非等温结晶动力学进行了研究,表明Jeziorny法适合用来研究PP和液晶类成核PP共混样品的非等温结晶过程,而Ozawa法则不适合研究液晶成核剂改性PP的非等温结晶过程。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 聚丙烯简介
• 1.1.1 聚丙烯发展现状
• 1.1.2 聚丙烯的结晶形态
• 1.2 聚丙烯成核剂简介
• 1.2.1 聚丙烯成核剂功能
• 1.2.2 成核机理
• 1.2.3 成核剂分类
• 1.2.4 成核剂对聚丙烯性能的影响
• 1.3 液晶及液晶高分子概述
• 1.3.1 液晶简介
• 1.3.2 液晶高分子简介
• 1.3.3 液晶高分子理论
• 1.3.4 液晶高分子的结构和分类
• 1.3.5 液晶高分子的影响因素与特性
• 1.3.6 超分子液晶
• 1.4 高分子液晶的应用以及发展前景
• 1.5 本论文的意义及特色
• 第2章 液晶单体及聚合物的合成与性能研究
• 2.1 主要试剂及理化性质
• 2.2 测试方法及仪器
• 2.3 合成路线
• 2.3.1 液晶单体的分子设计
• 2.3.2 液晶聚合物的分子设计
• 2.4 实验步骤
• 2.4.1 液晶单体的制备
• 2.4.2 聚硅氧烷类液晶聚合物的制备
• 2.4.3 聚丙烯酸酯类液晶聚合物的制备
• 2.5 结果与讨论
• 2.5.1 红外分析
• 2.5.2 单体的液晶性能分析
• 2.5.3 聚合物的液晶性能分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 聚硅氧烷类液晶成核剂诱导PP结晶结构与形态的研究
• 3.1 原料与化学药品
• 3.2 试样的制备
• 3.3 性能测试
• 3.4 结果与讨论
• 1共混样品的结晶结构分析'>3.4.1 PP/P₁共混样品的结晶结构分析
• 1共混样品的结晶形态分析'>3.4.2 PP/P₁共混样品的结晶形态分析
• 1共混样品的结晶热力学分析'>3.4.3 PP/P₁共混样品的结晶热力学分析
• 1共混样品的结晶动力学分析'>3.4.4 PP/P₁共混样品的结晶动力学分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 聚丙烯酸酯类液晶成核剂诱导PP结晶结构与形态的研究
• 4.1 原料与化学药品
• 4.2 试样的制备
• 4.3 性能测试
• 4.4 结果与讨论
• 2共混样品的结晶结构分析'>4.4.1 PP/P₂共混样品的结晶结构分析
• 2共混样品的结晶形态分析'>4.4.2 PP/P₂共混样品的结晶形态分析
• 2共混样品的结晶热力学分析'>4.4.3 PP/P₂共混样品的结晶热力学分析
• 2共混样品的结晶动力学分析'>4.4.4 PP/P₂共混样品的结晶动力学分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢