近熔点热处理对iPP拉伸片材聚集态结构的影响

摘要

等规聚丙烯(iPP)是一种半结晶性聚合物,它的结晶程度和结晶完整性在很大程度上依赖于结晶条件和后处理。结晶高聚物在不同的热历史条件下,可以形成不同的晶体结构,而每种晶体结构对应于不同的链构象,并形成一定的聚集态结构。在高分子领域,利用热处理来改变其聚集态结构的应用已经很多,但是很多都是在较低的温度下进行的。
　　 本课题主要研究近熔点热处理对iPP拉伸片材聚集态结构的影响,讨论了在恒温烘箱中不同温度热处理30min后iPP拉伸片材结晶形态和结晶结构的变化,分别采用差示扫描量热仪(DSC)、小角X射线散射(SAXS)、广角X射线衍射(WAXD)和POM(偏光显微镜)进行表征;还利用原位SAXS和原位WAXD研究了热处理过程中iPP拉伸片材结晶结构的演变,主要工作和结论如下:
　　 1.通过Hakke挤出机制备iPP拉伸片材,利用恒温烘箱进行热处理,热处理时间为30min,热处理温度分别为80℃、100℃、140℃、155℃、160℃、165℃、170℃和180℃,由表征结果可知,在挤出.拉伸成型过程中,由于剪切场和拉伸场的作用,试样中均含有β-iPP晶体,在80℃和100℃热处理后,试样的熔点和结晶度变化很小;在140℃热处理后,试样中β-iPP的相对含量提高;在140℃-165℃范围内,随着热处理温度的升高,试样的熔点和结晶度不断提高,长周期增大;当热处理温度为170℃和180℃时,试样的熔点、长周期和结晶度降低。
　　 2.在不同温度热处理过程中用原位SAXS和原位WAXD进行在线检测,实验结果表明:热处理温度为145℃和155℃时,在升温过程中,小部分不完善的晶体熔融,结晶度略有降低,长周期增加,恒温60min过程中,样品中主要发生了重结晶,试样的长周期和结晶度增加,热处理过程中晶体变得更加完善,但是在冷却过程中又形成了部分不完善、较薄的片晶,长周期减小,结晶度提高;当热处理温度为167℃时,在升温过程中,结晶度明显降低,但是长周期在增大,恒温60min,结晶度略有提高,样品中发生了熔融重结晶,以未熔融的完善晶体为核,熔融部分在其基础上再结晶,从而得到了更加完善的晶体,长周期增大,但是在降温过程中长周期减小,结晶度迅速提高;当热处理温度为180℃和190℃时,由于热处理温度过高,晶体全部熔融,失去了重结晶晶核,所以得到的晶体完善程度较低,结晶度和长周期降低。