咪唑基离子液体对聚丙烯结构控制与高性能化研究

摘要

聚丙烯(PP)的高性能化一直是高分子领域的研究热点。离子液体(ILs)具有“零”蒸汽压、高的热稳定性和化学稳定性等特性,是一种新型环境友好型介质,也是一种潜在的功能性高分子材料助剂。本文采用常规咪唑基离子液体(Imi-ILs):溴化1-十二烷基-3-甲基咪唑盐([C12MIM][Br]),溴化1-十八烷基-3-甲基咪唑盐([C18MIM][Br])和功能性Imi-ILs:氯化1-十四烷基-3-羧甲基咪唑盐([C14CIM][Cl])、氯化1-磷酸乙酯-3-甲基咪唑盐([TCEPMIM][Cl])、1-乙氧基乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([EOEMIM][BF4])以及1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([AOEMIM][BF4])分别与等规聚丙烯(iPP)进行共混,研究Imi—ILs在iPP中的分散性及与iPP的相容性；考察Imi-ILs对iPP熔融过程及冷却过程中链段运动及其结构演化过程的影响；同时研究其对iPP力学性能、耐热性能及抗静电性能的影响,以期实现对iPP结晶相、无定形相与相态结构的控制与高性能化。
　　 主要研究结果如下:
　　 1.[C12MIM][Br]添加量在3phr以下时,与iPP相容性较好,在冷却过程中诱导iPP生成α晶和β晶,但成核效率较低,能够对iPP实现增塑并提高iPP的抗冲击性能、热稳定性和抗静电性能。
　　 与[C12MIM][Br]相比,相同添加量的[C18MIM][Br]和iPP的相容性更好,表明其分子与iPP大分子链间作用力较强,因此增塑作用明显,并赋予iPP较高的耐抗冲击性能,同时提高iPP的热稳定性和抗静电性能。[C18MIM][Br]能够诱导iPP生成a晶,但成核效率较低。
　　 2.(C14CIM][Cl]添加量在5phr以下时,与iPP相容性好,能够促进iPP生成a晶,且成核效率较高,增塑作用明显,并提高了iPP的抗冲击性能,对iPP热稳定性、力学性能和抗静电性能也有改善。
　　 与[C14CIM][Cl]相比,[TCEPMIM][Cl]添加量在低于2phr时,其与iPP的相容性较好,[TCEPMIM][Cl]可以诱导iPP生成α晶,但成核效率低,对iPP增塑效果及抗冲击性能的提高不明显,却可以显著提高iPP的热稳定性,其起始降解温度和最大分解速率温度均有提高。iPP热解后固体残余质量也较高。
　　 [EOEMIM][BF4]在iPP基体中分散相容性与[TCEPMIM][Cl]类似,仅在添加量低于2phr时,与iPP较好相容,但[EOEMIM][BF4]能够诱导iPP生成α晶和β晶,相对其他几种Imi-ILs,成核效率较高,且大幅度提高了抗冲击性能,同时也改善了iPP的热稳定性与抗静电性能,但其对iPP的增塑作用不明显。
　　 与[C14CIM][Cl]相比,相同添加量的[AOEMIM][BF4]与iPP相容性相近,能够诱导iPP生成α晶,虽然增塑效果不明显,但能够同时提高iPP的拉伸性能和抗冲击性能,赋予iPP优良的力学性能,且对iPP的热稳定性和抗静电性也有提高。

目录

文摘

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第一章 绪论

1.1 前言

1.2 聚丙烯概述

1.2.1 PP的制备

1.2.2 PP的结构与性能

1.3 聚丙烯的改性

1.3.1 PP的改性的研究进展

1.4 离子液体简介

1.4.1 ILs的定义和分类

1.4.2 ILs的性质

1.4.3 ILs的合成方法[21,22]

1.4.4 ILs的应用

1.5 本文的主要研究内容及研究目标

1.5.1 主要研究内容

1.5.2 研究目标

第二章 实验部分

2.1 实验药品

2.2 实验仪器

2.3 实验方法

第三章 传统离子液体对聚丙烯性能影响研究

3.1 iPP/Imi-ILs样品的制备

3.2 Imi-ILs在iPP基体中的分散相容性

3.2.1 [C12MIM][Br]在iPP基体中的分散相容性

3.2.2 [C18MIM][Br]在iPP基体中的分散相容性

3.3 Imi-ILs对iPP的结构演化与性能关系

3.3.1 [C12MIM][Br]对iPP的结构演化与性能关系

3.3.2 [C18MIM][Br]对iPP的结构演化与性能关系

3.4 Imi-ILs对iPP的性能影响的研究

3.4.1 [C12MIM][Br]对iPP热性能的影响的研究

3.4.2 [C18MIM][Br]对iPP的结构演化与性能关系

3.5 本章小结

第四章 功能性离子液体对聚丙烯性能影响研究

4.1 iPP/Imi-ILs样品的制备

4.2 Imi-ILs在iPP基体中的分散相容性

4.2.1 [C14CIM][C1]在iPP基体中的分散相容性

4.2.2 [TCEPMIM][C1]在iPP基体中的分散相容性

4.2.3 [EOEMIM][BF4]在iPP基体中的分散相容性

4.2.4 [AOEMIM][BF4]在iPP基体中的分散相容性

4.3 Imi-ILs对iPP的性能影响的研究

4.3.1 [C14CIM][C1]对iPP的结构演化与性能关系

4.3.2 [TCEPMIM][C1]对iPP的结构演化与性能关系

4.3.3 [EOEMIM][BF4]对iPP的结构演化与性能关系

4.3.4 [AOEMIM][BF4]对iPP的结构演化与性能关系

4.4 Imi-ILs对iPP的性能影响的研究

4.4.1 [C14CIM][C1]对iPP性能的影响的研究

4.4.2 [TCEPMIM][C1]对iPP性能的影响的研究

4.4.3 [EOEMIM][BF4]对iPP性能的影响的研究

4.4.4 [AOEMIM][BF4]对iPP性能的影响的研究

4.5 本章小结

第五章 结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文