收藏本站
《华南理工大学》 2016年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

HA-CaCO_3/PP的流变性能和结晶动力学研究

张怡  
【摘要】:β成核剂可以显著地改善聚丙烯的结晶性能和抗冲击性,从而实现聚丙烯的高性能化,而庚二酸包覆无机粒子是一种优异的β成核剂,受到广泛关注并具有广阔的应用前景。本文用庚二酸包覆碳酸钙(HA-CaCO3)制备β成核剂对聚丙烯进行改性,对HA-CaCO3//PP体系的稳态和动态流变性能进行系统研究;利用增容剂PP-g-MA增加碳酸钙粒子与PP基体间的界面作用力,改善无机粒子在基体中的分散,研究PP-g-MA对HA-CaCO3//PP体系的影响,尤其是结晶动力学,为这种成核剂的成型加工提供理论基础。主要研究内容如下:(1)探讨成核效果的影响因素。结果表明,当庚二酸/碳酸钙质量比为0.5/100,改性碳酸钙填充量为5%时,成核效果最佳,庚二酸或改性碳酸钙过量均会导致β-PP含量降低。(2)系统研究了HA-nCaCO3/PP的流变性能,并在此基础上,与未改性nCaCO3、CaHA/nCaCO3改性聚丙烯的流变性能进行对比分析。实验结果表明,剪切速率、扫描频率、温度及HA-nCaCO3含量均会对体系的流变性能产生影响。在稳态测试条件下,HA-nCaCO3/PP表现出剪切变稀的性质,属非牛顿流体。用Ostwald-de Wale方程对粘度曲线进行分析拟合,同一温度下非牛顿指数n值的大小顺序为:5%nCaCO3/PP4.5%nCaCO3/0.5%CaHA/PP5%HA-nCaCO3/PP。粘流活化能分析结果表明,与nCaCO3/PP、CaHA/nCaCO3/PP相比,HA-nCaCO3/PP熔体粘度对温度更敏感。在动态频率扫描测试中,扫描频率越大,体系的储能模量G′与损耗模量G′′越大,而复数粘度η*则减小。温度升高时复数粘度和松弛时间降低。与nCaCO3/PP相比,HA-nCaCO3/PP的储能模量G′、损耗模量G′′、松弛时间τx和复数粘度η*均出现了一定程度的降低。且与4.5%nCaCO3/0.5%CaHA/PP相比,5%HA-nCaCO3/PP同样具有较小的松弛时间τx和复数粘度η*。这可能是因为HA-nCaCO3诱导生成的β-PP刚性较低,且纳米碳酸钙经庚二酸改性后,改善了纳米粒子在PP基体中的分散,分子链缠结点减少,运动速率加快。相容性分析结果表明,尽管5%nCaCO3/PP、5%HA-nCaCO3/PP在200℃-260℃温度范围内均发生了相分离,但纳米碳酸钙经庚二酸包覆处理后与PP基体间的相容性有一定程度的提高。(3)以聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MA)作为界面增容剂,研究其对HA-nCaCO3/PP复合材料性能的影响。研究结果表明,PP-g-MA能够提高材料的力学性能、耐热性能、流动性能及结晶性能。采用DSC分析了HA-nCaCO3/PP、HA-nCaCO3/PP-g-MA/PP复合材料的结晶动力学,探讨HA-nCaCO3与PP-g-MA对聚丙烯结晶性能的影响。对于等温结晶过程,从结晶曲线中可以看出,HA-nCaCO3/PP的结晶温度范围与纯聚丙烯相比,有明显的提高。分别采用Friedman方程与Arrhenius方程对等温结晶表观活化能进行分析计算,与Avrami方程拟合结果一致,表明HA-nCaCO3能提高总结晶速率,而PP-g-MA则会使总结晶速率减慢;此外,Friedman方程计算结果还表明随着结晶过程的进行,结晶越来越困难。对于非等温结晶过程,Jeziorny法与Mo法均能较好的分析拟合非等温结晶曲线,而ozawa法则不能。Jeziorny法分析结果表明,结晶初期、结晶中期、结晶末期晶体的生长方式不同,结晶中期的结晶速率Zc随着降温速率的增大而增大。同一降温速率下,Zc值的大小顺序为:HA-nCaCO3/PP-g-MA/PPHA-nCaCO3/PPPP,而整个体系Avrami指数n变化不大。Mo法的分析结果表明,HA-CaCO3与PP-g-MA均能促进结晶,加快结晶速率。非等温结晶过程的成核活性及Friedman方程对表观活化能的计算结果表明,HA-nCaCO3与PP-g-MA的加入均提高了成核活性,降低了结晶活化能。(4)聚合物结晶过程主要分为晶核形成和晶体生长两个阶段,因而总的结晶速率是由这两个阶段共同决定的。从诱导时间△tinc、结晶时间△tc和总结晶时间ttotal的变化情况看出,HA-nCaCO3促进了晶核的形成和晶体的生长,而PP-g-MA仅能促进晶核的形成,却使晶体的生长速率降低。由总结晶速率Z值可知,PP-g-MA的加入使得HA-nCaCO3/PP等温结晶过程的总结晶速率减慢,非等温结晶过程的总结晶速率提高,这说明晶体的生长在等温结晶过程中占主导地位,而晶核的形成在非等温结晶过程中占主导地位。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TQ325.14

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 阮北;刘鹏;;结晶动力学研究进展[J];河北化工;2006年08期
2 何伟艳;王威祥;王少青;;结晶动力学的研究方法[J];内蒙古石油化工;2007年02期
3 杨猛;卫宏远;刘勇;;神经网络技术在结晶动力学建模中的应用[J];化学工业与工程;2006年02期
4 张晨鼎;;国外碳酸氢钠结晶动力学研究近况[J];纯碱工业;2010年01期
5 彭嘉冠;杨伟克;孙妍;;新型管材专用料聚1-丁烯基树脂结晶动力学研究[J];化学推进剂与高分子材料;2011年03期
6 Vincenzo Maurandi;Giorgio Manfovani;向瑞春;;昆亭法低级糖膏煮炼中的蔗糖结晶动力学[J];甜菜糖业;1982年05期
7 董建华,苗荣正,刘敬琨;DSC在高聚物结晶研究中的应用[J];塑料科技;1986年02期
8 王志铿,钱如莹,蔡甫娣;高悬浮密度下氯化钾结晶动力学研究[J];化工学报;1989年01期
9 石永刚,潘思黎;2─噁唑啉化合物改性PET的结晶动力学研究[J];合成技术及应用;1994年04期
10 杨筠,杨祖荣,史季芬,江生南;磁场对碳酸氢钠结晶动力学的影响[J];北京化工大学学报(自然科学版);1997年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王颖;金小培;吴鹏飞;吴立衡;;聚苯硫醚树脂结晶动力学性能研究[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(上册)[C];2009年
2 李忠明;陈妍慧;陈晨;钟淦基;易新;;流动诱导结晶在高分子材料实际加工中的应用[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
3 陈建新;袁俊生;邓会宁;纪志永;苏敏;;海水浓缩过程钙的结晶动力学[A];中国化工学会2009年年会暨第三届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛会议论文集(下)[C];2009年
4 张权;董炎明;徐玲;赵华山;;用快速扫描小角激光光散射仪研究结晶聚合物的形态和结晶动力学[A];第二届全国光散射学术会议论文集(下)[C];1983年
5 范香翠;刘灿强;张公正;;由结晶动力学评价尼龙66/尼龙6共混物的相容性[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
6 李英;徐君庭;傅智盛;范志强;;相分离对PP/EPR反应釜合金结晶动力学的影响[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(上册)[C];2009年
7 邵晓林;魏云峰;邱化庭;何冬梅;章峻;;碳酸钙级配填充PA66的结晶形态和结晶动力学的研究[A];“国际化学年在中国”——中国化学会第三届全国热分析动力学与热动力学学术会议暨江苏省第三届热分析技术研讨会论文集[C];2011年
8 钱正纲;王枫;郑玉侠;于军营;张韫宏;;高速摄像技术观测海水气溶胶结晶动力学过程[A];第十六届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2011年
9 吴文倩;田华峰;高伦巴根;贾青青;项爱民;;聚乙烯醇/聚乙二醇合金结晶形态以及结晶动力学研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
10 胡文兵;;高分子纳米空间受限结晶的分子模拟[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(上册)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 伍川;溶液结晶动力学实验与模型研究[D];南京工业大学;2002年
2 龚殿婷;高纯硼酸的制备及制备过程中影响因素研究[D];东北大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 邹艳爽;光卤石热分解制备氯化钾技术研究[D];天津科技大学;2015年
2 张怡;HA-CaCO_3/PP的流变性能和结晶动力学研究[D];华南理工大学;2016年
3 付云朋;硝酸钾结晶动力学的研究[D];河北工业大学;2005年
4 景晓华;L-乳酸钙结晶动力学与粒度控制技术[D];天津科技大学;2010年
5 张闯;钾盐溶析过程的反应平衡与结晶动力学研究[D];天津科技大学;2014年
6 郑贝贝;D-泛解酸内酯结晶动力学的研究[D];浙江工业大学;2013年
7 陈霞;超声波对硫酸钠溶液结晶影响的研究[D];天津大学;2008年
8 韩倩;苯基磷酸锌和多酰胺成核剂对聚乳酸结晶动力学影响的对比研究[D];郑州大学;2013年
9 漆嘉惠;石膏转化制硫酸钾结晶动力学研究[D];四川大学;2002年
10 李英;PP/EPR反应釜合金的形态及结晶动力学[D];浙江大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026