异相粒子对聚丁烯-1结晶性能的影响研究

论文摘要

本文采用DSC、POM和XRD研究了异相粒子多壁碳纳米管（MWCNTs）、炭黑（CB）、滑石粉（talcum）以及商用成核剂对聚丁烯-1（PB-1）的熔融与结晶行为、结晶形态、结晶动力学和晶型转变的影响。研究结果如下:MWCNTs促进了 PB-1的结晶过程:使结晶温度稍移向高温、结晶过程加快、结晶的熔融温度升高,表明MWCNTs作为异相粒子对PB-1有成核作用。但同时,MWCNTs也干扰了结晶过程的链段转移和有序排列,使结晶度降低。POM研究证明了 MWCNTs对PB-1的成核作用。结晶动力学分析表明,MWCNTs促进了 PB-1的结晶过程,但球晶的成核方式和三维生长机制不变。1wt%的通用滑石粉即可明显促进PB-1的结晶过程:使结晶温度向高温方向移动5.4℃,结晶热焓提高2.7J.g-1,结晶的熔融温度升高2.7℃,熔融焓增加6.4 J.g-1。当滑石粉用量由1wt%增加到10wt%时,结晶温度和晶体熔融温度基本不变,但结晶焓和熔融焓降低。POM研究也表明了滑石粉对PB-1具有明显成核作用,但球晶的成核方式和三维生长机制保持不变。XRD研究表明,滑石粉对PB-1的晶型转变稍有促进作用:材料加工后55h即可完成晶型Ⅱ到晶型Ⅰ的转变。0.5wt%的CB明显促进了 PB-1的结晶过程:使结晶温度向高温方向移动,结晶热焓和结晶的熔融温度提高。当CB用量由0.5wt%增加到3wt%时,结晶温度随CB用量增加而稍有提高,但结晶焓变化不大。POM研究表明CB对PB-1具有明显成核作用,而且有的体系中球晶的成核方式发生了改变,但球晶的三维生长机制保持不变。XRD研究表明,CB对PB-1的晶型转变没有促进作用:材料加工后55h仅完成了晶型Ⅱ到晶型Ⅰ的绝大部分转变。成核剂N1在用量为0.2wt%时,对PB-1结晶过程的促进作用最为显著。成核剂N2能使PB-1的结晶过程明显移向高温,但使其结晶度降低。POM研究表明成核剂N1和N2对PB-1具有明显成核作用,但球晶的成核方式和三维生长机制保持不变。XRD研究表明,成核剂N1对PB-1的晶型转变不显示明显促进作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 聚丁烯-1简介
• 1.2 聚丁烯-1的合成
• 1.2.1 聚合单体
• 1.2.2 催化体系
• 1.2.3 聚合方法
• 1.3 聚丁烯-1的结构与性能
• 1.3.1 聚丁烯-1的分子链结构
• 1.3.2 聚丁烯-1的物理化学性能
• 1.4 聚丁烯-1的加工与应用
• 1.5 聚丁烯-1结晶性能简介
• 1.5.1 聚丁烯-1晶体结构及表征手段
• 1.5.1.1 全同聚丁烯-1的晶体结构
• 1.5.1.2 间同聚丁烯-1的晶体结构
• 1.5.1.3 聚丁烯-1热塑性弹性体的晶体结构
• 1.5.1.4 表征手段
• 1.5.2 晶型转变
• 1.6 论文研究的背景及意义
• 第二章 多壁碳纳米管对聚丁烯-1结晶性能的影响研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要原料
• 2.2.2 材料制备
• 2.2.3 测试分析
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 PB-1/MWCNTs纳米复合材料的熔融行为
• 2.3.2 PB-1/MWCNTs纳米复合材料的结晶行为
• 2.3.3 PB-1/MWCNTs纳米复合材料的结晶动力学
• 2.3.3.1 非等温结晶动力学理论
• 2.3.3.2 PB-1/MWCNTs纳米复合材料的非等温结晶动力学
• 2.3.4 PB-1/MWCNTs纳米复合材料的结晶形态
• 2.3.4.1 PB-1在不同结晶温度下结晶不同时间的结晶形态
• 2.3.4.2 MWCNTs对PB-1结晶形态的影响
• 2.4 本章结论
• 第三章 滑石粉对聚丁烯-1结晶性能的影响研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要原料
• 3.2.2 材料制备
• 3.2.3 测试分析
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 PB-1/talcum复合材料的熔融行为
• 3.3.2 PB-1/talcum复合材料的结晶行为
• 3.3.3 PB-1/talcum复合材料的非等温结晶动力学
• 3.3.4 滑石粉对PB-1结晶形态的影响
• 3.3.5 滑石粉对PB-1晶型转变的影响
• 3.3.5.1 纯PB-1的晶型转变
• 3.3.5.2 滑石粉对PB-1晶型转变的影响
• 3.3.6 PB-1/talcum复合材料的力学性能
• 3.3.6.1 PB-1/talcum复合材料的拉伸性能
• 3.3.6.2 PB-1/talcum复合材料的弯曲性能
• 3.3.6.3 PB-1/talcum复合材料的冲击性能
• 3.4 本章结论
• 第四章 炭黑对聚丁烯-1结晶性能的影响研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 主要原料
• 4.2.2 材料制备
• 4.2.3 测试分析
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 PB-1/CB复合材料的熔融行为
• 4.3.2 PB-1/CB复合材料的结晶行为
• 4.3.3 PB-1/CB复合材料的非等温结晶动力学
• 4.3.4 CB对PB-1结晶形态的影响
• 4.3.5 CB对PB-1晶型转变的影响
• 4.3.6 PB-1/CB复合材料的力学性能
• 4.3.6.1 PB-1/CB复合材料的拉伸性能
• 4.3.6.2 PB-1/CB复合材料的弯曲性能
• 4.3.6.3 PB-1/CB复合材料的冲击性能
• 4.4 本章结论
• 第五章 成核剂对聚丁烯-1结晶性能的影响研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 主要原料
• 5.2.2 材料制备
• 5.2.3 测试分析
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 成核剂对PB-1熔融行为的影响
• 5.3.1.1 成核剂N1对PB-1熔融行为的影响
• 5.3.1.2 成核剂N2及成核剂复配体系对PB-1熔融行为的影响
• 5.3.2 成核剂对PB-1结晶行为的影响
• 5.3.2.1 成核剂N1对PB-1结晶行为的影响
• 5.3.2.2 成核剂N2及成核剂复配体系对PB-1结晶行为的影响
• 5.3.3 成核剂对PB-1的非等温结晶动力学的影响
• 5.3.3.1 成核剂N1对PB-1的非等温结晶动力学的影响
• 5.3.3.2 成核剂N2及成核剂复配体系对PB-1非等温结晶动力学的影响
• 5.3.4 成核剂对PB-1结晶形态的影响
• 5.3.4.1 成核剂N1对PB-1结晶形态的影响
• 5.3.4.2 成核剂N2及成核剂复配体系对PB-1结晶形态的影响
• 5.3.5 成核剂对PB-1晶型转变周期的影响
• 5.3.6 成核剂对PB-1力学性能的影响
• 5.3.6.1 成核剂对PB-1拉伸性能的影响
• 5.3.6.2 成核剂对PB-1弯曲性能的影响
• 5.3.6.3 成核剂对PB-1冲击性能的影响
• 5.4 本章结论
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录