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增韧剂及β成核剂对无规共聚聚丙烯结构与性能的影响

陈海  
【摘要】:无规共聚聚丙烯(PPR)具有优异的耐热性能、抗冲击性能、卫生无毒、保温节能、使用寿命长和热熔连接等,在建筑给排水系统上得到广泛应用,但由于其低温脆性大,极易产生应力诱导开裂等限制了其应用领域,本文主要通过化学或物理改性改善PPR性能,来扩展其应用范围。 本论文一方面通过采用熔融挤出反应接枝技术,在聚丙烯分子骨架上接枝聚乙烯,得到聚丙烯增韧改性剂(简称“PEP”)来改善PPR性能;另一方面通过β晶型成核剂改性PPR,从对PPR结晶行为、结晶性能及力学性能等方面初步研究,并对PPR/PEP/β晶型成核剂多元体系的结晶性能进行初步探索,研究结果表明: (1)通过实验制备的增韧剂能较好地改善PPR的韧性,当PEP添加量达8wt.%时,PPR的室温/低温冲击强度分别提高了18%、30.6%,而拉伸强度略有下降。从断面形貌看出PPR/PEP共混物的断面分布层次非常丰富,共混体系界面粘结力增强,PPR材料由脆性转为韧性;从DMA分析,PEP改性PPR的损耗因子有不同程度的增加。 (2)PEP具有异相成核作用,加快了PPR的结晶速率,使PPR的热结晶温度和熔融温度均得到了提高;同时细化了PPR的球晶,提高了PPR的结晶度;后期处理PPR共混材料能很好地缓解二次结晶及内部残余应力;莫志深法能很好地描述PPR/PEP共混物非等温结晶过程,PEP的加入降低了结晶常数,说明PEP促进了PPR的结晶。 (3)酰胺类TMB-5和稀土类WBG成核剂的加入,提高了PPR的结晶速率,均能使PPR的结晶形态发生转变;从结晶温度及半结晶时间比较,TMB-5的异相成核能力比WBG的强;从β晶相对含量及β晶体尺寸比较,WBG诱导生成稳定β晶能力要比TMB-5的强。 (4)进一步研究PPR/PEP/WBG三元体的结晶性能,与β成核剂改性PPR相比,三元体系的β晶相对含量提高了85.8%,结晶温度和结晶速率得到很大地提高,同时其晶体尺寸相对减小,而且α晶熔融峰值提高6.7℃,说明该三元体系β晶相对含量增加的同时耐热性得到了很大地提高。同时该体系的冲击强度与WBG成核剂(0.4%)改性PPR相比提高了24%。


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