第二組分誘導(dǎo)聚丙烯退火過程中結(jié)構(gòu)演化及其力學(xué)行為響應(yīng)的研究.pdf

1、聚丙烯(Polypropylene，PP)具有良好的物理、化學(xué)性能:密度小(0.9g/cm3左右);良好的拉伸、彎曲、壓縮強(qiáng)度，優(yōu)異的抗彎曲疲勞性能（俗稱百折膠）;由于其結(jié)構(gòu)非極性，因此不易吸水;耐酸堿腐蝕;長期使用溫度在100℃以上。但是它的沖擊韌性很差，尤其是低溫沖擊韌性亟需改善，所以PP增韌改性一直是近些年來的研究熱點(diǎn)。增韌改性一般分為物理改性和化學(xué)改性兩類。其中物理改性是PP增韌改性中最簡單且最有成效的方法，常用的手段包括剛性有

2、機(jī)粒子增韌、剛性無機(jī)粒子增韌、橡膠增韌、核殼粒子增韌等。以剛性有機(jī)粒子和剛性無機(jī)粒子增韌PP時(shí)，剛性和強(qiáng)度會(huì)明顯增加，但是增韌效果并不明顯;而以橡膠增韌PP時(shí)，增韌效果明顯，但是剛性和強(qiáng)度會(huì)明顯下降。
　　為了增韌的同時(shí)不損失PP的剛性、強(qiáng)度，本論文以等規(guī)聚丙烯(isotacticPolypropylene，iPP)、無規(guī)共聚聚丙烯(Polypropylene random copolymer, PPR)和抗沖擊共聚聚丙烯(Imp

3、act-resistant polypropylene copolymer, IPC)為研究對象，通過向iPP中分別引入小分子第二組分己二酸二異辛酯(Bis(2-ethylhexyl) adipate，DOA)和辛基酚聚氧乙烯醚(Octylphenol polyoxyethylene ether, trade name of OP-10)，制備iPP/DOA樣品和iPP/OP-10樣品，或者直接采用已含第二組分的原位合成共聚聚丙烯(PP

4、R或IPC)，以退火處理調(diào)控體系的微觀結(jié)構(gòu)及其力學(xué)響應(yīng)，進(jìn)而研究退火聚丙烯體系的增韌機(jī)理。得到的主要結(jié)論如下:
　　(1)通過向iPP中加入5wt％的小分子增塑劑DOA得到iPP/DOA樣品，DOA的增塑作用提高了iPP/DOA-23與退火后iPP/DOA-140樣品分子鏈段的運(yùn)動(dòng)能力，即iPP/DOA-23與iPP/DOA-140樣品的分子鏈段能力分別強(qiáng)于iPP-23與iPP-140。對樣品進(jìn)行力學(xué)行為測試，結(jié)果表明增塑劑DOA

5、和退火在改善iPP沖擊性能方面表現(xiàn)出協(xié)同作用，證明了分子鏈段的運(yùn)動(dòng)能力在iPP增韌中的重要作用。
　　(2)通過向iPP中加入不同含量(0.5-2 wt％)的OP-10制得iPP/DOA樣品。研究發(fā)現(xiàn)，OP-10的確可以在iPP基體中引入微孔，并且隨著量的增加，微孔數(shù)量也增加。對iPP/DOA樣品退火后，微孔的數(shù)量會(huì)大幅增加，iPP鏈段的運(yùn)動(dòng)能力提高。雖然OP-10對iPP基體分子鏈段運(yùn)動(dòng)能力、結(jié)晶行為的影響均不明顯，但是大量微孔

6、的存在進(jìn)一步提高了退火后樣品的塑性變形能力。
　　(3)對PPR樣品進(jìn)行不同退火溫度和退火時(shí)間的熱處理，結(jié)果表明退火促進(jìn)無定形區(qū)分子重排入晶格，使退火后的樣品結(jié)晶度小幅增加、晶體結(jié)構(gòu)更加完善、無定形區(qū)更加松散、分子鏈段的運(yùn)動(dòng)能力提高。而分子鏈段運(yùn)動(dòng)能力的提高是樣品沖擊韌性提高的原因。由于樣品在100℃的條件下有不錯(cuò)的沖擊強(qiáng)度，因此PPR的最佳退火溫度是100℃，低于iPP的。且PPR在100℃退火3h就能完成微觀結(jié)構(gòu)的重排，證明了

7、PPR中乙烯共聚單體的存在有利于分子鏈段在較低的退火溫度和較短的退火時(shí)間下完成重排。
　　(4)對含有多相結(jié)構(gòu)的IPC退火處理，結(jié)果表明，退火一方面提高了基體iPP無定形區(qū)分子鏈段運(yùn)動(dòng)能力，有利于IPC在外力作用下發(fā)生塑性變形;另一方面，退火使IPC中橡膠粒子的分布更加均勻，橡膠粒子的應(yīng)力場可以有效的疊加，此外退火過程中橡膠粒子由包藏結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)橥昝赖暮藲そY(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)變得更加完善，因而沖擊斷裂過程中需要更多的能量才能使其變形或破壞，宏