PVDF对POM和PP的结晶行为及性能影响的研究

论文摘要

在结晶性聚甲醛（POM）和聚丙烯（PP）中加入少量的添加剂是POM和PP性能优化的一种简单而有效的方法。尤其是成核剂的加入,可使POM和PP的结晶速度加快,晶粒结构细化,进而引起其物化性能的变化。本论文综述了POM和PP成核改性的研究进展。采用少量的聚偏氟乙烯（PVDF）作为高分子成核剂分别与POM和PP在双螺杆挤出机中熔融共混,主要讨论了PVDF的加入及其用量对POM和两种不同型号的PP的结晶行为、力学性能以及热稳定性（耐老化性能）的影响。综合运用偏光显微镜（PLM）、广角X射线衍射（WAXD）和示差扫描量热法（DSC）研究了PVDF对POM和两种PP的结晶行为的影响。通过拉伸和冲击实验分别考察了POM和PP以及它们的共混体系的力学性能;通过热处理、热重分析和自然光曝晒处理对POM的热稳定性和PP的耐老化性能进行了研究。偏光显微镜等温结晶形态研究表明:少量的PVDF就能明显的改变POM和PP的球晶大小。在本实验范围内,加入少量的PVDF使POM的晶粒大大细化,且随着PVDF用量的增加,聚甲醛的晶粒尺寸先减小,当POM/PVDF=100/4时,聚甲醛的晶粒尺寸达最小值,再增大PVDF的用量,聚甲醛的晶粒尺寸又略有增大;而聚丙烯的晶粒尺寸随着PVDF用量增加变化不明显。采用DSC、WAXD表征手段考察了PVDF对POM和两种PP结晶性能的影响,结果表明:PVDF对POM的六方晶系和PP的α晶型均没有明显的影响;PVDF的加入使POM和PP的结晶温度向高温方向偏移,起到异相成核的作用,结晶在较高的温度下进行,结晶速率增大。通过分析POM/PVDF共混体系在不同降温速率下的DSC曲线,考察了POM/PVDF共混体系的非等温结晶动力学过程,结果表明:用改进的Avrami方程和Ozawa作图法均不能得到好的线性相关性,Avrami方程和Ozawa理论均不能准确解释POM/PVDF共混体系的非等温结晶过程。而莫志深理论能很好的解释POM共混体系的非等温结晶过程。力学性能研究表明:在本实验的研究范围内,PVDF的加入使得两种PP的冲击强度均有所提高,其中PP F-401在加入PVDF后冲击强度的增加幅度比PP J-340要大,且当PVDF用量为PP的4wt%时, PP F-401体系的冲击强度达最大值,此后随着PVDF用量的继续增大, PP的冲击强度略有降低,但始终要高于纯PP。热稳定性研究结果表明:加入PVDF后, POM的热失重残余质量百分率较高,表明PVDF的加入对POM有一定的热稳定化作用,当PVDF用量为POM的4wt%时,共混体系的热稳定性最好。在氮气和空气条件下,相对于纯的POM, POM/PVDF的起始热失重温度Tonset,最大热失重速率温度Tmax都有较大的提高。经过长时间的自然光曝晒后, PP/PVDF共混体的力学性能均有所降低,熔体指数急剧增大,说明PP发生了光氧化降解;共混物的力学保持率要比纯PP的值大,说明PVDF能提高PP的耐光氧老化性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 聚甲醛以及聚丙烯的概述
• 1.2.1 聚甲醛的概述
• 1.2.2 聚丙烯的概述
• 1.3 聚甲醛以及聚丙烯的结晶及其特性
• 1.3.1 聚甲醛的结晶及其特性
• 1.3.2 聚丙烯的结晶及其特性
• 1.4 聚合物的结晶理论
• 1.4.1 高分子结晶模型
• 1.4.2 高分子结晶成核理论
• 1.4.3 等温结晶动力学及Avrami 方程
• 1.4.4 结晶对聚合物材料性能的影晌
• 1.4.5 控制结晶的方法
• 1.5 聚甲醛以及聚丙烯成核剂及其成核机理
• 1.5.1 聚甲醛成核剂及其成核机理
• 1.5.2 聚丙烯成核剂及其成核机理
• 1.6 本文研究目的和研究内容
• 第2章 实验部分
• 2.1 POM/PVDF 共混材料的制备、测试与表征
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验仪器及设备
• 2.1.3 试样制备
• 2.1.4 测试与表征
• 2.2 PP/PVDF 共混材料的制备、测试与表征
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验仪器及设备
• 2.2.3 试样制备
• 2.2.4 测试与表征
• 第3章 PVDF 对POM 的结晶行为以及性能的影响
• 3.1 PVDF 对POM 力学性能的影响
• 3.2 PVDF 对POM 的结晶行为的影响
• 3.2.1 偏光显微镜分析（PLM）
• 3.2.2 广角X 射线衍射分析（WAXD）
• 3.2.3 POM 以及POM/PVDF 共混体系的非等温结晶动力学（DSC）
• 3.3 PVDF 对POM 热稳定性的影响
• 3.3.1 POM/PVDF 共混体系的热失重率检测
• 3.3.2 POM/PVDF 共混体系的热重分析（TGA）
• 第4章 PVDF 对POM 的结晶行为以及性能的影响
• 4.1 PVDF 对两种不同型号PP 的力学性能的影响
• 4.2 PVDF 对两种PP 的结晶行为的影响
• 4.2.1 偏光显微镜分析（PLM）
• 4.2.2 广角X 射线衍射分析（WAXD）
• 4.2.3 DSC 分析
• 4.3 PVDF 对两种PP 的耐老化性能的影响
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 攻读硕士学位期间发表或待发的论文