聚丁烯-1/聚丙烯共混物的结构与性能

论文摘要

聚丙烯（Polypropylene,PP）是性能较好的通用塑料,但是冲击韧性较差,尤其是低温脆性明显,限制了它的应用。聚丁烯-1（Polybutene-1,PB-1）玻璃化转变温度为-25 oC,远低于聚丙烯,表现出较好的常温韧性和低温韧性;同时还具有优良的耐热蠕变性。通过力学性能测试、熔体流变性能测试、动态热机械分析（DMA）、正交偏光显微镜（POM）、差示扫描量热法（DSC）、扫描电子显微镜（SEM）和大角X射线衍射法（WAXS）,分析聚丁烯-1/聚丙烯共混物的力学性能、结晶行为和共混物的形态结构。研究了聚烯烃弹性体（Ethylene-Octene Copolymer,POE）对聚丙烯/聚丁烯-1共混物力学性能的影响和成核剂对聚丙烯、聚丁烯-1力学性能的影响。PB/PP共混物的力学性能。随着PB含量的增加,断裂强度和断裂伸长率先减小后增加;屈服强度和弹性模量降低。PB含量超过某一临界值,PB/PP共混物的冲击强度突然增加。高等规度、低熔体质量流动速率PB对PP的增韧效果好。PB1/PP012共混物无规部分是部分相容的,PB1/PP012共混物结晶时,PP012的结晶温度高于PB1的结晶温度,PP012先于PB1结晶。PB1/PP012共混物中PB1和PP012结晶的相互影响。PB1对PP012结晶的影响:①当PB1含量小于80 %时,熔融状态的PB1对PP012的结晶速率的影响小;②随着PB1含量增加,熔体状态PB1的聚集区域从分散在PP012球晶之间转变为聚集在PP012的球晶内,使PP012球晶的形态逐渐变得不规整,完善程度下降;③当PB1含量大于80 %时,PB1明显阻碍了PP012的结晶,PP012的结晶速度减小,晶体的完善程度下降,PP012形成微小的尺寸均一的晶粒均匀地分散在PB1熔体中;④PB1/PP012共混物中PP012组分的熔点和结晶度基本保持不变;⑤m（PB1）/m（PP012）=20/80共混体系,130 oC等温结晶,PB1组分的存在可以诱导少量的β-PP。PP012对PB1结晶的影响:①PP012晶体通过界面效应产生诱导结晶作用,提高PB1的结晶温度和结晶速率;②PB1的结晶度,随着共混物中PP012含量的增加,先上升后降低;③PB1/PP012（10/90、20/80、30/70）共混物,由于PP结晶对PB形成洞穴压力,PB在压力下结晶形成I’晶。PB/PP共混物的形态结构与力学性能的关系。随着PB组分的增加,PB/PP共混物的结构从PP为连续相逐渐转变为PB为连续相,两相界面之间的相互作用逐渐加强。在PB由分散相转变为连续相的相转变处,PB/PP共混物的冲击强度突跃增加。PB的熔体质量流动速率越小,相转变发生时,PB/PP共混物中PB含量越小。研究了PP/PB/POE共混物的力学性能。POE用量的增加,PP140/PB379/POE共混物的断裂强度小幅度降低,断裂伸长率小幅度提高;屈服强度、弯曲强度和弯曲模量降低;冲击强度提高。POE的用量相同时,PP140/PB379/POE共混物的屈服强度、弯曲强度和弯曲模量低于PP140/POE共混物;但是,断裂强度、断裂伸长率和冲击强度高于PP140/POE共混物。研究了成核剂对聚丁烯-1、聚丙烯力学性能的影响。随着TMB5用量的增加,PP的断裂强度、弯曲强度、弯曲模量和屈服强度先下降后上升;断裂伸长率和冲击强度先上升后下降。TMB5的用量以0.05 phr为宜。TMB5、M3、NA2、OPU、OPU和PP等成核剂的加入使PB晶粒细化。加入TMB5和M3,PB379的断裂强度和断裂伸长率提高显著。加入NA2、OPU、OPU和PP,PB379的弯曲强度提高显著。本论文的创新之处为:①分析了PB/PP共混物的力学性能、结晶行为和形态结构,以及PB、PP结晶的相互影响。②制备了PP/PB/POE三元共混物并考察了其力学性能。③考察了不同成核剂对PB、PP力学性能和结晶行为的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 聚丙烯和聚丁烯-1 的概述
• 1.2 聚丙烯的晶体结构与改性
• 1.2.1 聚丙烯的化学改性
• 1.2.2 聚丙烯的物理改性
• 1.2.2.1 橡胶或弹性体增韧
• 1.2.2.2 聚合物共混增韧
• 1.2.2.3 无机刚性粒子增韧
• 1.2.2.4 多元体系增韧
• 1.2.2.5 聚丙烯的β晶型成核剂改性
• 1.2.3 聚丙烯的晶体结构
• 1.3 聚丁烯-1 的物理性能、应用与晶体结构
• 1.3.1 聚丁烯-1 的物理性能
• 1.3.2 聚丁烯-1 的应用
• 1.3.3 聚丁烯-1 的晶体结构
• 1.4 聚丁烯-1/聚丙烯共混物
• 1.5 课题的提出
• 1.6 研究内容
• 2 聚丁烯-1/聚丙烯共混物的结构与性能
• 2.1 聚丁烯-1/聚丙烯共混物的力学性能
• 2.1.1 实验部分
• 2.1.1.1 原料
• 2.1.1.2 实验仪器
• 2.1.1.3 试样制备
• 2.1.1.4 测试分析
• 2.1.2 结果与讨论
• 2.1.3 小结
• 2.2 PB1/PP012 共混物的结构
• 2.2.1 实验部分
• 2.2.1.1 原料及样品制备
• 2.2.1.2 熔体流变性能
• 2.2.1.3 动态热机械分析
• 2.2.1.4 正交偏光显微镜
• 2.2.1.5 差示扫描量热法
• 2.2.1.6 扫描电子显微镜
• 2.2.1.7 广角X 射线衍射
• 2.2.2 PB1/PP012 共混物的流变行为
• 2.2.3 PB1/PP012 共混物的动态力学性能
• 2.2.4 PB1/PP012 共混物的等温结晶
• 2.2.4.1 PP012 的POM 分析
• 2.2.4.2 PB1 的POM 分析
• 2.2.4.3 PB1/PP012（20/80）共混物的POM 分析
• 2.2.4.4 PB1/PP012（50/50）共混物的POM 分析
• 2.2.4.5 PB1/PP012（80/20）共混物的POM 分析
• 2.2.4.6 PB1/PP012（90/10）共混物的POM 分析
• 2.2.4.7 PB1/PP012（95/5）共混物的POM 分析
• 2.2.5 PB1/PP012 共混物的相界面
• 2.2.6 PB1/PP012 共混物的晶体结构
• 2.2.7 PB1/PP012 共混物的非等温结晶
• 2.2.8 PB1/PP012 共混物的熔融行为
• 2.2.9 PB/PP 共混物的形态结构
• 2.2.10 小结
• 3 PP/PB/POE 共混物的性能
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验原料
• 3.1.2 实验仪器
• 3.1.3 实验配方
• 3.1.4 试样制备
• 3.1.5 测试分析
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 PP140/POE 共混物的力学性能
• 3.2.2 PP140/P8379/POE 共混物的力学性能
• 3.3 小结
• 4 成核剂对 PB 和 PP 性能的影响
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验原料
• 4.1.2 实验仪器
• 4.1.3 试样制备
• 4.1.4 测试分析
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 TMB5 对PP140 力学性能的影响
• 4.2.2 PB379 成核剂的选取
• 4.2.3 选取的成核剂对PB379 力学性能的影响
• 4.3 小结
• 5 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的学术论文目录