等规聚丙烯熔体在拉伸作用下取向结晶研究

摘要

聚丙烯作为第二大塑料,应用广泛,但是自身也有冲击性能差的缺点。所以如何提高聚丙烯的最终性能一直是研究的焦点。在加工过程中,高分子熔体总是要经受各种流场。而流场能通过诱导分子链的取向或者伸展显著的影响聚合物的结晶行为。具体表现为加速结晶速度,改变晶体的形态,如可以从球晶演变为shish-kebab结构,或者是改变晶体类型。这些结果最终会导致样品的最终形态强烈的依赖于加工过程。
　　 本论文主要研究了iPP在拉伸力场作用下,通过改变拉伸速率、成核剂含量,结晶温度等这样的外界因素,经过熔融拉伸,制备纤维和片材。利用小角X射线散射(SAXS)、广角X射线衍射(WAXD)和示差扫描量热法等分析仪器(DSC)等表征手段,研究了这些外界因素共同作用下,iPP纤维和片材的晶体类型、取向和熔融行为的变化。主要有以下结论:
　　 (1)在不同的SR下iPP片材的结晶度是在同一水平的。这可以归因于较高的拉伸速度和高含量的β成核剂(β-NA)。加工过程中的拉伸场和温度场导致了不同取向的晶体结构分布。拉伸场和β-NA存时,β晶体的也能增加,与纯iPP具有相同的变化趋势。
　　 (2)纯iPP纤维受拉伸的影响非常强烈。拉伸速率越大,α排核的密度越大,并且此时α晶的生长速率也非常快,在有限的纤维内部,很快便长满α晶并相互碰撞,从而抑制了β晶的生成。
　　 (3)当加入及少量的β-NA时,拉伸速率较低时,其分子链的取向度较低,进一步提升拉伸速率,能够显著提高其取向行为。高含量的β-NA的纤维中,在较低的拉伸速率下(50cm/min)β晶的分子链取向就能达到很高的程度。再进一步提高拉伸速率,分子取向度就与低含量β-NA的iPP纤维的值相差不大。iPP纤维的熔融状态时,加入β-NA的样品中,导致较低熔体进行构象转变所需的表面自由能和时间。