HIPP/POE二元共混物及其增韧iPP的研究

摘要

为克服聚丙烯脆性高，缺口冲击强度低等缺点，本论文采用新型茂金属聚烯烃弹性体(poly(ethylene-1-octene，POE)作为增韧材料，以共聚聚丙烯(HIPP)为助增韧剂，利用二次挤出共混技术，在双螺杆挤出机上制备了iPP/HIPP/POE共混物。利用DSC、毛细管流变仪、偏光显微镜和SEM等研究了iPP/HIPP/POE共混物的力学性能、相态、结晶动力学和流变行为。 (一)iPP/HIPP/POE共混物的力学性能和形态结构。由于iPP与HIPP的组分不同，加入少量的POE即可实现HIPP的“脆-韧转变”，而iPP只有在加入较高含量的POE(基体树脂重量的42.3-66.7％)才能实现“脆-韧转变”。基于上述结果和HTPP中含有聚丙烯均聚物考虑，HIPP有望作为POE的助增韧剂协同提高iPP的韧性。实验结果表明，iPP/HIPP/POE共混体系中当HIPP/iPP高于40/60时，在较低的POE含量范围(基体树脂总重量的20-30％)内iPP实现了“脆-韧转变”。iPP/HIPP/POE(40/60/40)三元共混物的常温冲击强度达到了47.9KJ/m2，较纯iPP(2.6KJ/m2)提高了17.4倍。SEM照片中可以看出，在较低POE(或HIPP)含量下，形成了核为以LPE和EPR为主体的分散相、壳为POE的核-壳结构，随着POE(或HIPP)含量的增加，几乎很难观测到以LPE和EPR为主体的分散相，POE相畴进一步变小，分散更为均匀；同时两相界面结构也逐渐由两相清晰界面向均相模糊界面结构转变，两相界面结合力增强。 (二)iPP/HIPP/POE共混物结晶动力学研究。Avrami方程能很好的描述iPP/HIPP/POE共混物的等温结晶行为。POE的加入起到异相成核的作用，提高了PP的结晶成核速率。PP及iPP/HIPP/POE共混物的晶体生长都为二维盘状生长和三维球晶生长并存的方式。Hoffman-Weeks理论得出三元共混物的平衡熔点低于纯PP，表明POE的加入降低了PP的结晶完善程度。 在非等温结晶动力学研究中发现Ozawa理论不适用于描述iPP/HIPP/POE共混物的非等温结晶过程，而修正的Avrami方程和Mo法能很好的处理此过程。POE的加入虽然提高了共混物的结晶成核速率，但并没有改变PP基体的成核和晶体生长规律，均为瞬时成核，三维生长。由Hoffman-Lauritzen理论及其推论得到的数据表明POE和HIPP的加入降低了垂直于分子链方向的折叠自由能和所对应结晶温度时的结晶活化能。 偏光显微镜证实了POE的加入使共混物的球晶数目增多，粒径减小。 (三)iPP/HIPP/POE共混物的流变行为研究。PP及iPP/HIPP/POE体系的非牛顿指数均小于1，呈现假塑性流体。在同一剪切速率下，随着HIPP含量的增加，iPP/HIPP/POE共混物的剪切应力逐渐降低，表明HIPP的加入细化了POE分散相相畴。iPP/HIPP/POE体系的粘流活化能都低于PP，说明前者的熔体粘度对温度变化的敏感性不如后者。但随着剪切速率的提高，粘流活化能有减小的趋势，表明在低剪切速率下，适当升高加工温度有利于体系的加工性能。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：主要符号表

声明

第一章绪论

1.1 前言

1.2聚丙烯增韧改性技术的研究

1.2.1技术途径

1.2.2增韧机理

1.2.3影响因素

1.3聚丙烯增韧改性的研究进展

1.3.1传统的橡胶增韧

1.3.2新型茂金属聚烯烃弹性体(POE)增韧PP

1.4本课题的研究意义

1.5本课题的主要研究内容

第二章制备及表征手段

2.1 主要原料

2.2 主要仪器及设备

2.3 iPP/HIPP/POE体系的制备

2.4 iPP/HIPP/POE体系的表征

2.4.1拉伸试验

2.4.2常、低温缺口冲击试验

2.4.3毛细管流变试验

2.4.4 DSC测试

2.4.5光学显微镜测试

2.4.6扫描电镜测试

第三章iPP/HIPP/POE三元共混体系的力学性能及相态分析

3.1 引言

3.2 PP/POE二元共混物的力学性能

3.2.1 POE对PP冲击强度的影响

3.2.2 POE对PP/POE拉伸性能的影响

3.3 HIPP对iPP/HIPP/POE体系力学性能的影响

3.4 POE对iPP/HIPP/POE体系力学性能的影响

3.4.1 POE对iPP/HIPP/POE体系冲击强度的影响

3.4.2 POE对iPP/HIPP/POE体系拉伸性能的影响

3.5形态结构分析

3.5.1 POE含量对iPP/HIPP/POE体系形态结构的影响

3.5.2 HIPP对iPP/HIPP/POE体系形态结构的影响

3.6本章小结

第四章iPP/HIPP/POE体系的结晶行为研究

4.1 引言

4.2 等温结晶动力学

4.2.1 HIPP含量与结晶温度对iPP/HIPP/POE体系结晶行为的影响

4.2.2 HIPP含量对HIPP/iPP/POE体系等温结晶动力学的影响

4.3 等温结晶熔融行为

4.3.1熔融行为

4.3.2平衡熔点

4.3.3 HIPP含量对iPP/HIPP/POE体系球晶生长的影响

4.4.非等温结晶动力学

4.4.1 HIPP含量与降温速率对iPP/HIPP/POE体系非等温结晶行为的影响

4.4.2 HIPP含量对iPP/HIPP/POE体系非等温结晶动力学的影响

4.4.3 HIPP含量对iPP/HIPP/POE体系结晶活化能的影响

4.5非等温结晶熔融行为

4.6 POE及HIPP对基体PP球晶形态的影响

4.7 本章小结

第五章iPP/HIPP/POE体系流变行为的研究

5.1 引言

5.2 温度对iPP/HIPP/POE体系表观粘度的影响

5.3 HIPP含量对iPP/HIPP/POE体系非牛顿指数的影响

5.4 HIPP含量对表观粘度的影响

5.5HIPP含量对粘流活性能的影响

5.6本章小结

第六章 全文总结

参考文献

攻读硕士学位期间所取得的研究成果

致谢