改性聚丙烯结晶行为及发泡性能研究

摘要

聚丙烯(PP)微孔发泡材料具有许多优异的性能，因此被广泛应用在众多领域，有很好的发展前景。然而PP是半结晶型聚合物，这一特性导致其发泡效果不理想且泡孔形貌不易控制。为了改善这种情况，本文从原料改性入手，通过聚合物共混和纳米复合分别得到均聚聚丙烯(PP-H)/嵌段共聚聚丙烯(PP-B)共混体系和PP/羟基化多壁碳纳米管(HO-MWCNTs)复合体系，采用超临界CO2作为物理发泡剂，通过高温浸渍快速泄压法制备发泡材料，对比研究了PP改性前后的结晶行为和发泡性能，并分析了PP结晶对其发泡过程的影响。
　　研究结果表明:纯PP的结晶成核方式为均相成核，因此结晶温度较低，成核速率较小，形成的球晶尺寸大且规整，而对于PP-H/PP-B共混体系和PP/HO-MWCNTs复合体系来说，在较高温度下率先结晶的PP-B和均匀分散的碳纳米管都可以作为成核剂，诱导结晶异相成核，使体系的结晶温度提高，结晶成核速率增大，晶粒密度增加，球晶尺寸得到细化。在PP-H/PP-B共混体系中，先形成的PP-B晶核不仅可以作为PP-H的结晶成核点，还可以作为聚合物分子链的缠结在聚合物熔体中形成网络结构，使分子链的运动受到周围分子链的羁绊和限制，导致聚合物熔体的纠缠度变高从而提高了体系的熔体强度;而在PP/HO-MWCNTs复合体系中，碳纳米管能起到显著的增强作用，同样可以提高体系的力学性能。通过共混改性和纳米复合改性，PP的球晶变得细致均匀，基体的强度也得到提高，这两方面的改善可以在发泡过程中有效加强泡孔成核，提高成核效率并限制泡孔增长，从而使发泡材料的泡孔密度增大，泡孔尺寸减小，发泡性能得到提高，其中当PP-H/PP-B的共混比例为70/30、碳纳米管的添加量为1％时，体系的发泡效果改善最明显。碳纳米管的加入除了可以通过诱导结晶和气泡异相成核以及提高力学性能来改善体系的发泡效果之外，还可以使其发泡性能更稳定，削弱由工艺条件的变化所带来的影响。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 超临界流体及超临界CO2概述

1．3 PP发泡材料及技术

1．3．1 性能特点

1．3．2 应用领域

1．3．3 发泡特性

1．3．4 成型技术

1．4 改性PP发泡材料

1．4．1 PP共混改性发泡材料

1．4．2 PP纳米复合改性发泡材料

1．5 成核理论

1．5．1 结晶成核理论

1．5．2 气泡成核理论

1．6 本课题主要研究内容

2 PP-H／PP-B共混体系的结晶行为及发泡性能研究

2．1 实验

2．1．1 主要原料

2．1．2 主要仪器与设备

2．1．3 PP-H／PP-B共混体系的制备

2．1．4 PP-H／PP-B发泡材料的制备

2．1．5 测试与表征

2．2 结果与讨论

2．2．1 PP-H／PP-B共混体系的结晶和熔融行为

2．2．2 PP-H／PP-B共混体系的晶体结构

2．2．3 PP-H／PP-B共混体系的晶体形貌

2．2．4 PP-H／PP-B共混体系的熔融指数

2．2．5 PP-H／PP-B共混体系的发泡行为

2．3 本章小结

3 PP／HO-MWCNTs复合材料的结晶行为及发泡性能研究

3．1 实验

3．1．1 主要原料

3．1．2 主要仪器与设备

3．1．3 PP／HO-MWCNTs复合材料的制备

3．1．4 PP和PP／HO-MWCNTs复合体系发泡材料的制备

3．1．5 测试与表征

3．2 结果与讨论

3．2．1 表面修饰后的MWCNTs的分散性

3．2．2 HO-MWCNTs在PP中的分散性

3．2．3 PP／HO-MWCNTs复合体系的结晶和熔融行为

3．2．4 PP／HO-MWCNTs复合体系的晶体结构

3．2．5 PP／HO-MWCNTs复合体系的晶体形貌

3．2．6 PP／HO-MWCNTs复合体系的力学性能

3．2．7 PP／HO-MWCNTs复合体系的发泡行为

3．3 本章小结

4 结论

致谢

参考文献

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