負(fù)載型β-成核劑的制備及其成核PP結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、β-PP由于結(jié)構(gòu)特殊，具有沖擊強(qiáng)度高，熱變形溫度高，應(yīng)變硬化明顯的特點(diǎn)，引起重視。制備β-PP的主要方法是添加β-成核劑，但β-成核劑的研究發(fā)展較慢，制備過(guò)程較為復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，導(dǎo)致β-PP成本提高。另外，β-PP還存在彈性模量和屈服強(qiáng)度低的缺點(diǎn)。為降低β-成核劑的成本和提高β-PP的剛性，本工作首次提出負(fù)載型高效β-成核劑概念，利用剛性無(wú)機(jī)粒子負(fù)載單分子層高效β-成核劑及其增強(qiáng)作用，提高β-PP含量及其剛性，降低β-PP成本和擴(kuò)大

2、其應(yīng)用，具有重要的科學(xué)意義和重大的實(shí)用價(jià)值。
　　 本文以不同粒徑CaCO3和堿土金屬氧化物為載體負(fù)載庚二酸，利用庚二酸與載體的原位反應(yīng)形成庚二酸鹽，首次制備了負(fù)載型β-成核劑及其成核PP。采用多種技術(shù)方法研究了負(fù)載型β-成核劑的制備技術(shù)、化學(xué)反應(yīng)、結(jié)構(gòu)與性能，比較了負(fù)載型β-成核劑成核不同PP的結(jié)晶行為、熔融特性與β-晶含量，系統(tǒng)研究了載體粒徑與形貌、庚二酸/CaCO3組成比、負(fù)載型β-成核劑用量、降溫速率、等溫結(jié)晶溫度和多次

3、升降溫過(guò)程等對(duì)β-成核PP結(jié)構(gòu)與性能影響，探索了不同金屬氧化物制備負(fù)載型β-成核劑的結(jié)構(gòu)、性能與β-成核作用。
　　 1、制備了CaCO3負(fù)載庚二酸鈣的高效β-成核劑。以CaCO3為載體，采用干法和濕法負(fù)載庚二酸制備了CaCO3負(fù)載庚二酸鈣β-成核劑，用DSC、TG-IR、FTIR、XRD和SEM研究了庚二酸與CaCO3形成庚二酸鈣的化學(xué)反應(yīng)，負(fù)載型β-成核劑表面性質(zhì)、單層分散閾值、形態(tài)結(jié)構(gòu)與性能。結(jié)果表明：庚二酸與載體CaCO

4、3發(fā)生化學(xué)反應(yīng)在其表面形成庚二酸鈣。庚二酸鈣的形成并不改變CaCO3的形態(tài)，負(fù)載型β-成核劑具有制備技術(shù)簡(jiǎn)便，化學(xué)結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)穩(wěn)定，熱穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。根據(jù)以上研究結(jié)果，提出了CaCO3負(fù)載庚二酸制備負(fù)載型β-成核劑的模型。
　　 2、負(fù)載型β-成核劑對(duì)不同PP具有高效的β-成核作用。制備了納米CaCO3負(fù)載β-成核劑成核不同PP，用DSC和XRD等研究了納米CaCO3、庚二酸、庚二酸鈣、不同庚二酸/納米CaCO3組成比制備的負(fù)

5、載型β-成核劑及其用量對(duì)不同PP的β-晶含量，結(jié)晶行為與熔融特性的影響，并比較了負(fù)載β-成核劑及其母料的β-成核作用。觀察到納米CaCO3和庚二酸為PP的α-成核劑，導(dǎo)致PP形成α-晶；負(fù)載型β-成核劑和庚二酸鈣為PP的β-成核劑，而且負(fù)載型β-成核劑β-成核效率比庚二酸鈣的高，如5％負(fù)載型β-成核劑NA2a100(庚二酸鈣含量0.062％)成核PP-4的β-晶高達(dá)90％以上，而0.1％庚二酸鈣成核PP-4僅形成約50％的β-晶。隨著庚

6、二酸/納米CaCO3組成比增大，負(fù)載型β-成核劑中的庚二酸鈣含量增多，PP結(jié)晶溫度、β-成核能力和β-晶含量提高。負(fù)載型β-成核劑用量增加，成核PP的β-晶含量提高，當(dāng)負(fù)載型β-成核劑中庚二酸鈣含量達(dá)到一定用量(0.02-0.03％)后，β-晶含量基本不變。負(fù)載型β-成核劑制備母料具有更高β-成核作用。以上結(jié)果表明負(fù)載型β-成核劑對(duì)PP結(jié)晶不僅具有高的β-成核作用，適用不同PP制備β-PP，而且庚二酸鈣用量少，成本低。
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7、、負(fù)載型β-成核劑的β-成核作用受實(shí)驗(yàn)條件影響小。采用不同粒徑與形貌CaCO3制備了負(fù)載型β-成核劑和成核PP，用DSC、XRD和POM研究載體形貌、降溫速率、結(jié)晶溫度和多次升降溫掃描對(duì)成核PP的結(jié)晶行為與熔融特性、β-晶含量和結(jié)晶形態(tài)的影響，并分析了非等溫和等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)。結(jié)果表明負(fù)載型β-成核劑的β-成核作用不受載體粒徑和形貌影響，均使PP形成90％以上的β-晶。負(fù)載型β-成核劑成核PP的β-晶含量、結(jié)晶溫度和熔融特性受降溫速率和等

8、溫結(jié)晶溫度的影響較庚二酸鈣小，β-晶含量保持在95％以上。負(fù)載型β-成核劑成核PP的結(jié)晶速率最快：負(fù)載型β-成核劑/PP＞庚二酸鈣/PP＞納米CaCO3/PP＞PP。負(fù)載型β-成核劑成核PP的結(jié)晶活化能最?。贺?fù)載型β-成核劑/PP＜庚二酸鈣/PP＜納米CaCO3/PP＜PP。以上結(jié)果表明，高效負(fù)載型β-成核劑不僅具有高的結(jié)晶速率和低的結(jié)晶活化能，而且受降溫速率、結(jié)晶溫度和多次升降溫等條件影響小，有利于β-PP的制備及其回收再利用。

9、>　　 4、金屬氧化物負(fù)載β-成核劑的制備及其β-成核作用。以MgO、CaO、BaO、ZnO和TiO2為載體負(fù)載庚二酸制備負(fù)載型β-成核劑及其相應(yīng)的成核PP，用DSC、TG、FTIR和XRD研究了負(fù)載型β-成核劑的化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性及其成核PP的β-成核作用，結(jié)晶行為與熔融特性。CaO、BaO、MgO和ZnO負(fù)載庚二酸可在表面原位反應(yīng)形成不同結(jié)構(gòu)的庚二酸鹽，具有不同的β-成核作用，但TiO2與庚二酸無(wú)反應(yīng)。CaO制備的負(fù)載型

10、成核劑對(duì)PP結(jié)晶的β-成核作用最高，CaO制備的負(fù)載型成核劑對(duì)PP結(jié)晶的β-成核作用最高，BaO制備的成核劑β-成核作用較MgO和ZnO制備成核劑的β-成核作用高。不同金屬氧化物負(fù)載庚二酸制備的庚二酸鹽具有不同的β-成核作用，可能與其化學(xué)結(jié)構(gòu)不同有關(guān)。這一研究結(jié)果有利于β-成核機(jī)理的深入研究。
　　 5、負(fù)載型β-成核劑提高β-PP韌性和剛性。制備了不同庚二酸/納米CaCO3組成比的負(fù)載型β-成核劑和不同用量成核劑成核PP，用力

11、學(xué)試驗(yàn)機(jī)和SEM研究了負(fù)載型β-成核劑成核PP的力學(xué)性能與斷面形貌。與傳統(tǒng)成核劑比較，加入負(fù)載型β-成核劑進(jìn)一步提高β-PP沖擊強(qiáng)度，且由于載體的增強(qiáng)作用，明顯提高β-PP剛性。PP、0.1％庚二酸鈣成核PP和5％NA2a200成核PP的沖擊強(qiáng)度分別為從2.25 kJ/m2、3.64 kJ/m2和5.42 kJ/m2，彎曲模量分別為1424 MPa、1317 MPa和1460 MPa。表明負(fù)載型β-成核劑不僅具有高的β-成核效率、成本低