POE提高医用透明PP低温韧性的研究

论文摘要

透明聚丙烯正在快速发展成为医用透明高分子制品的最大宗原料。由于聚丙烯制品在低温下易脆断,冬季一次性医疗器械在我国北部运输及使用过程中产生很大损耗。虽然目前关于PP增韧的研究报道很多,但还未见关于医用无规共聚聚丙烯（Polypropylene Random Copolymer for Medical Purpose,以下以医用PPR代替）增韧的研究报道。为使医用PPR制品适应于我国北部寒冷气候,本文采用日本三井化学生产的聚烯烃弹性体POE对医用PPR进行了低温增韧共混改性工艺方法与机理的研究。首先,采用弱剪切作用的开炼工艺进行共混,制备了两种牌号POE与医用PPR不同配比的共混物,压片制样,通过动态力学分析（DMA）预测到POE对PPR有显著的低温增韧作用;进而用冲击、拉伸实验对这一预测进行了实测验证。结果表明,POE对PPR具有良好的低温增韧效果,在-20℃和-10℃下,POE质量含量为15份时,DF640型POE的冲击性能较纯PPR提高约43倍,同样温度条件下,DF710型POE的冲击强度较纯PPR提高了约35倍;DF640型POE的低温韧性优于DF710型POE。从SEM断面观察等来看,POE增韧PPR的机理符合银纹-剪切屈服理论。此后,采用强剪切作用的双螺杆挤出工艺进行共混。选取螺杆转速（230r/min）和挤出温度（210℃）,挤出制备了牌号为DF640的POE与PPR不同配比的共混物,注塑制得试片,对试片的冲击性能、拉伸性能、动态力学行为、流变行为、结晶熔融行为和SEM断面图像进行了研究。对比了挤出工艺与开炼工艺所得试样的有关性能。结果表明,剪切作用强的双螺杆挤出工艺下所得试样的低温韧性、拉伸性能和加工性能都优于开炼工艺。最后,为了提高POE增韧PPR试样的透明性能,在双螺杆挤出工艺下,以二亚苄基山梨糖醇（DBS）类成核剂和DF640型POE对PPR进行了共混改性,当DBS含量为0.3wt%,共混物的低温韧性、刚性、透明性等综合性能最佳。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 无规共聚聚丙烯的结构、性能及应用
• 1.2 医用透明聚丙烯的性能及发展
• 1.2.1 医用透明聚丙烯的性能
• 1.2.2 医用透明聚丙烯的发展
• 1.3 PP的增韧改性
• 1.3.1 化学改性
• 1.3.2 物理改性
• 1.4 聚合物共混增韧机理
• 1.4.1 增韧理论的发展
• 1.4.2 塑料共混弹性体增韧机理
• 1.5 PP/POE共混材料
• 1.5.1 新型热塑性弹性体POE简介
• 1.5.2 PP/POE共混材料的研究现状
• 1.6 聚烯烃成核剂的分类及应用现状
• 1.6.1 聚烯烃成核剂的分类
• 1.6.2 聚烯烃成核剂的应用现状
• 1.7 本论文的研究工作
• 1.7.1 研究思路
• 1.7.2 研究内容
• 第二章 开炼机共混POE增韧PPR的研究
• 2.1 实验原料
• 2.2 仪器设备
• 2.3 实验设计
• 2.4 试样制备
• 2.4.1 双辊开炼机混炼
• 2.4.2 平板硫化机压片
• 2.4.3 万能制样机切裁试片
• 2.5 性能测试
• 2.5.1 动态力学分析（DMA）测试
• 2.5.2 冲击性能测试（Charpy）
• 2.5.3 拉伸性能测试
• 2.5.4 断面形貌
• 2.6 结果与讨论
• 2.6.1 改性PPR材料的动态力学行为
• 2.6.2 POE用量对改性PPR材料冲击性能的影响
• 2.6.3 POE用量对改性PPR材料拉伸性能的影响
• 2.6.4 共混物的断裂特性分析
• 2.7 本章小结
• 第三章 双螺杆挤出共混POE增韧PPR的研究
• 3.1 实验原料
• 3.2 实验设备
• 3.3 实验设计
• 3.3.1 配比设计
• 3.3.2 螺杆转速的选定
• 3.3.3 简体温度的设定
• 3.4 试样制备
• 3.5 性能测试及测试条件
• 3.6 结果与讨论
• 3.6.1 双螺杆挤出共混POE对体系冲击性能的影响
• 3.6.2 双螺杆挤出共混POE对体系拉伸性能的影响
• 3.6.3 PPR/POE的动态粘弹性能
• 3.6.4 POE用量对PPR加工流动性的影响
• 3.6.5 PPR/POE共混物的流变行为
• 3.6.6 PPR/POE共混物的熔融及结晶行为
• 3.6.7 断面形貌和相结构
• 3.7 本章小结
• 第四章 成核剂改性PPR/POE材料的研究
• 4.1 实验原料
• 4.2 仪器设备
• 4.3 实验方法
• 4.4 性能测试及测试条件
• 4.5 结果与讨论
• 4.5.1 成核剂含量对PPR/POE性能的影响
• 4.5.2 POE含量对PPR/POE/DBS体系性能的影响
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论
• 5.1 总结
• 5.2 创新点
• 5.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究生期间公开发表论文情况