聚丙烯新型成核剂的开发与应用

论文摘要

聚丙烯（PP）具有合成工艺简单、价格低廉、综合性能优良等特点，被广泛应用为复合材料的重要原材料，但存在耐冲击性能差，高温刚性不足，加工成型收缩率大等缺点，使其应用受到一定限制。而成核剂可以改变PP结晶形态，进而改善PP的性能及加工性能，扩大应用范围。因此，向PP中添加成核剂已成为一种优化PP的重要手段。本文以优选成核剂为目的，采用X-射线衍射分析（XRD）、差示扫描量热分析（DSC）、维卡软化点测定及拉伸性能、冲击性能和弯曲性能测试等手段，考察了以下几种类型的成核剂对聚丙烯结晶性能、热性能和力学性能的影响：硬脂酰基硅酸酯水解、缩聚形成的层状材料；不同表面活性剂处理有机磷酸酯成核剂；以及有机物处理5A分子筛。结果表明，一硬脂酰氧基硅酸乙酯通过水解、缩聚形成的层状材料NL1诱导PP以β晶型结晶，在诱导PPH-XD-045这种牌号的聚丙烯生成β晶时与相同含量的TMB-5作用相当，是一种有效的β晶型成核剂；添加NL1使PP的维卡软化点略有提高；PP的拉伸强度随NL1含量的增加呈现先增加后保持不变的规律，冲击强度略微提高，但随含量的增加有轻微下降，对弯曲强度则影响较小。二硬脂酰氧基硅酸乙酯通过水解、缩聚形成的层状材料NL2诱导PP以α晶型结晶，同时提高了PP的结晶温度和结晶度，且添加NL2使PP的维卡软化点提高了6.3℃，PP的拉伸强度有所增加，冲击强度随NL2含量的增加降低了，弯曲强度变化较小。二硬脂酰基硅酸乙酯处理有机磷酸酯使PP结晶沿（040）晶面法线方向生长，PP的结晶温度提高了8.5℃，结晶度也略有提高；PP的维卡软化点提高了近10℃；添加该成核剂后，拉伸强度基本不变，冲击强度提高了，弯曲强度降低了。十二烷基硫酸钠处理有机磷酸酯成核剂后诱导一少部分PP以β晶型结晶，结晶温度和结晶度有所降低；PP维卡软化点提高了7.2℃；拉伸强度和弯曲强度都提高了，冲击强度与与纯PP相比提高了1.42kJ／m2。XRD分析表明有机物处理5A分子筛后，更加细化了PP的晶粒；添加0.2％的有机物处理5A分子筛使不同含量的PP／5A分子筛体系的拉伸强度和冲击强度大幅度提高，弯曲强度略微下降。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述及选题
• 1.1 聚丙烯结晶
• 1.1.1 聚丙烯的立构规整性
• 1.1.2 聚丙烯晶型
• 1.1.3 聚丙烯结晶过程
• 1.1.4 聚丙烯结晶形态
• 1.2 聚丙烯成核剂
• 1.2.1 成核剂种类
• 1.2.2 成核剂作用
• 1.2.3 成核剂作用机理
• 1.2.4 层状化合物对PP的成核作用
• 1.2.5 表面活性剂处理有机磷酸酯成核剂
• 1.2.6 分子筛在聚合物中的应用
• 1.3 选题的目的和意义
• 第二章 实验与测试方法
• 2.1 实验原料与设备
• 2.1.1 主要实验原料
• 2.1.2 实验设备与仪器
• 2.2 测试方法
• 2.2.1 X射线衍射（XRD）
• 2.2.2 差示扫描量热法（DSC）
• 2.2.3 拉伸性能测试
• 2.2.4 冲击性能测试
• 2.2.5 弯曲性能测试
• 2.2.6 维卡软化点测定
• 2.2.7 热重分析（TG）
• 第三章 一种新型层状材料在聚丙烯中的应用
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验原料
• 3.1.2 实验步骤
• 3.2 层状材料表征结果与讨论
• 3.2.1 粉末X射线衍射（XRD）分析
• 3.2.2 DSC分析
• 3.3.3 热重（TG）分析
• 3.3 层状材料对聚丙烯性能的影响
• 3.3.1 层状材料对聚丙烯结晶性能的影响
• 3.3.2 层状材料对聚丙烯热性能的影响
• 3.3.3 层状材料对聚丙烯力学性能的影响
• 3.3.4 层状材料诱导聚丙烯成核机理探讨
• 3.4 小结
• 第四章 有机磷酸酯成核剂的处理及对聚丙烯性能的影响
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验原料
• 4.1.2 实验步骤
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 表面活性剂处理NA对PP结晶性能的影响
• 4.2.2 表面活性剂处理NA对PP热性能的影响
• 4.2.3 表面活性剂处理NA对PP力学性能的影响
• 4.3 小结
• 第五章 5A分子筛的处理对聚丙烯性能的影响
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 实验原料
• 5.1.2 实验步骤
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 有机物处理5A分子筛对PP结晶性能的影响
• 5.2.2 有机物处理5A分子筛对PP力学性能的影响
• 5.3 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表论文