预辐照聚丙烯与间同1，2-聚丁二烯共混体系的研究

论文摘要

聚丙烯（PP）是一种用途广泛的塑料品种之一,虽然它具有许多优良的性能,但也存在许多缺点,因此,限制了PP的使用。为改善和提高PP的性能,必须对其进行各种各样的改性,拓宽应用领域,这已成为国内外塑料改性研究的重点和热点。本研究采用在常温、空气气氛中,使用电子加速器对PP粉末进行低剂量的预辐照,并采用熔融反应挤出技术来实现预辐照聚丙烯与高分子聚合物间同1,2-聚丁二烯（s-1,2 PB）的熔融接枝,形成预辐照PP/s-1,2 PB共混体系,同时采用与PP/s-1,2 PB共混体系对比研究的方法,对这两个共混体系的相态结构、力学性能、热性能及流变行为进行了理论研究,为最终实现开发出具有如抗冲击改性、高熔体强度等特殊使用价值的改性PP料奠定了理论基础,这些改性PP料具有广泛使用价值。采用SEM对两个共混体系的相态结构的研究表明,当s-1,2 PB的含量低于10mass%时,形成了以PP为连续相、s-1,2 PB为分散相的共混体系,s-1,2 PB分散相粒子的大小在0.5μm以下。当s-1,2 PB的含量高于30mass%时,两种共混体系都形成了PP和s-1,2 PB的共连续相。在预辐照PP/s-1,2 PB共混物中,PP与s-1,2 PB发生了熔融接枝反应使两种聚合物的相容性变好。力学性能研究结果表明,低辐照剂量的变化对预辐照PP/s-1,2 PB共混体系的力学性能影响不大。而s-1,2 PB含量的变化对两种共混体系力学性能的影响较大,在常温下,s-1,2 PB能较好地改善PP的抗冲击性能,但低温的效果不佳。1kGy预辐照PP/s-1,2 PB共混体系的断裂伸长率比PP/s-1,2 PB共混体系的大,表明预辐照使PP和s-1,2 PB的结合更好。采用DSC方法对两个共混体系的热性能及结晶动力学的研究发现,s-1,2 PB的加入对PP的结晶有较大影响。低辐照剂量的变化对预辐照PP/s-1,2 PB （90/10）共混物的熔融和结晶影响不大。等温结晶动力学研究表明,在两共混物的等温结晶过程中,s-1,2 PB起到了成核剂的作用并增大了结晶速率,结晶过程都是以三维方式增长、异相成核的过程。非等温结晶动力学研究表明,用Mo法处理非等温结晶过程是非常适合的,而用Ozawa法处理则存在缺陷。用Jeziorny法处理两共混物也是适合的,但对PP、1kG预辐照PP处理存在缺陷;s-1,2 PB对PP有加速结晶的作用,s-1,2 PB的加入导致PP的结晶成核和结晶增长速率发生了改变。按照Arrhenius和Kissinger方法所获得的两共混物的等温结晶和非等温结晶过程活化能比纯PP或1kGy预辐照PP的要低,也证明了s-1,2 PB在结晶过程中起到了成核剂的作用并使结晶速率增加。采用动态流变仪对两个共混体系的流变行为的研究表明,两共混体系的线性粘弹区为振幅小于10%;随着s-1,2 PB含量的增加,在大振幅下的剪切细化现象越来越不明显。在线性粘弹区内,温度和扫描时间会对共混体系的储能模量G’有较大的影响,尤其在高温下,会引起共混物内部结构发生变化;剪切角频率扫描时发现,低频的末端区,两共混物的松弛时间随着s-1,2 PB含量的增加而延长。在高频区,s-1,2 PB的加入使共混物的复合粘度η*降低,从而改善了PP的加工性能。在研究共混体系的非线性粘弹性时发现,在低剪切速率下,体系都具有牛顿流体的特征,s-1,2 PB的加入可以明显的改变PP的剪切应力和剪切粘度。流变行为的研究还表明,预辐照PP与s-1,2 PB的接枝（支化）反应,能使PP的熔体强度有所提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的与意义
• 1.2 聚丙烯增韧改性的研究进展
• 1.2.1 聚丙烯增韧改性的主要方法
• 1.2.2 弹性体增韧聚丙烯的研究现状
• 1.2.3 弹性体增韧机理
• 1.3 辐照法改性聚丙烯的研究进展
• 1.3.1 辐照引起的主要反应类型
• 1.3.2 预辐照接枝法的反应机理
• 1.3.3 预辐照接枝 PP 研究现状
• 1.3.4 辐照法高熔体强度聚丙烯的研究现状
• 1.4 聚丙烯与1,2-聚丁二烯共混研究的进展
• 1.4.1 间同 1,2-聚丁二烯的研究现状
• 1.4.2 聚丙烯与1,2-聚丁二烯共混的研究现状
• 1.4.3 共混物的流变行为的研究现状
• 1.4.4 共混物的熔融、结晶行为的研究现状
• 1.5 本文的主要研究内容
• 第2章 实验材料及实验方法
• 2.1 主要实验原料及试验设备
• 2.1.1 主要实验材料
• 2.1.2 实验设备
• 2.2 聚丙烯粉末的预辐照及储存
• 2.2.1 聚丙烯粉末的预辐照方法
• 2.2.2 预辐照后的聚丙烯粉末的储存
• 2.3 样品的制备
• 2.3.1 配方设计
• 2.3.2 原辅材料的混合
• 2.3.3 原辅材料的挤出造粒
• 2.3.4 注射成型试样
• 2.3.5 密炼成型试样
• 2.4 样品的相态结构及性能的表征方法
• 2.4.1 红外光谱分析
• 2.4.2 扫描电子显微镜表征冲击断面表面形貌
• 2.4.3 差热分析研究样品的结晶和熔融行为
• 2.4.4 动态流变法研究样品的流变行为
• 2.4.5 冲击性能测试
• 2.4.6 拉伸性能测试
• 2.4.7 弯曲弹性模量测试
• 2.4.8 负荷变形温度测试
• 第3章 共混体系的相态结构及力学性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 共混体系的相态结构
• 3.2.1 PP/s-1,2 PB 共混体系的相态结构
• 3.2.2 预辐照 PP/s-1,2PB 共混体系的相态结构
• 3.2.3 加工方式对共混体系相态的影响
• 3.3 共混体系的力学性能
• 3.3.1 预辐照 PP/s-1,2 PB 共混体系的力学性能
• 3.3.2 s-1,2 PB 的含量对共混体系力学性能的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 共混体系的热性能及结晶动力学研究
• 4.1 引言
• 4.2 共混体系的热性能
• 4.2.1 PP/s-1,2 PB 共混物的熔融和结晶行为
• 4.2.2 预辐照 PP/s-1,2 PB 共混物的熔融和结晶行为
• 4.3 共混体系的结晶动力学
• 4.3.1 共混体系的等温结晶动力学
• 4.3.2 共混体系的非等温结晶动力学
• 4.4 本章小结
• 第5章 共混体系的流变行为研究
• 5.1 引言
• 5.2 共混体系的线性粘弹性
• 5.2.1 共混体系线性粘弹区的确定
• 5.2.2 温度对共混体系线性粘弹性的影响
• 5.2.3 时间对共混体系线性粘弹性的影响
• 5.2.4 动态剪切角频率对共混体系线性粘弹性的影响
• 5.2.5 二元共混体系的线性混合规则及 Palierne 模型的拟合
• 5.3 共混体系的非线性粘弹性
• 5.3.1 PP/s-1,2 PB 共混体系的非线性粘弹性
• 5.3.2 预辐照 PP/s-1,2 PB 共混体系的非线性粘弹性
• 5.3.3 共混体系的流动活化能
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间所发表的学术论文及取得的成果
• 致谢
• 个人简历