均苯三甲酰胺類聚丙烯成核劑的合成及應(yīng)用研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，聚丙烯的表觀消費量和年產(chǎn)量逐年提高，應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛。但是目前聚丙烯的性能還不能完全達到各個領(lǐng)域的要求，因此要不斷通過改性來改善聚丙烯的綜合性能。在聚丙烯注塑、擠出等成型加工過程中添加成核劑能夠顯著改善聚丙烯的拉伸和彎曲性能，并提高聚丙烯的透明度，因此新型、高效成核劑的研究和開發(fā)成為聚丙烯改性領(lǐng)域的熱門方向。
　　本文以1，3，5-苯三甲酰氯、環(huán)己胺和苯胺為原料，通過對反應(yīng)物混合條件、反應(yīng)溫度和

2、反應(yīng)時間等條件的調(diào)節(jié)制備了1，3，5-苯三甲酸三(環(huán)己胺)(BTA-99)和1，3，5-苯三甲酸三(苯胺)(BTA-93)，通過傅里葉紅外光譜(FT-IR)和差示掃描量熱儀(DSC)對合成的產(chǎn)物進行了結(jié)構(gòu)表征，并研究了不同成核劑及成核劑的不同添加量對聚丙烯結(jié)晶行為和結(jié)晶動力學(xué)的影響。
　　結(jié)果表明:在1，3，5-苯三甲酸三(環(huán)己胺)(BTA-99)和1，3，5-苯三甲酸三(苯胺)(BTA-93)的紅外光譜中分別能明顯觀察到BTA-

3、99和BTA-93的特征吸收峰。分析兩種產(chǎn)物的DSC熔融曲線，并同時和1，3，5-苯三甲酸的的熔融曲線做對比，結(jié)果顯示合成產(chǎn)物是所需要的BTA-99和BTA-93，并且產(chǎn)物中沒有其他雜質(zhì)。
　　研究BTA-99和BTA-93不同添加量時聚丙烯的結(jié)晶和熔融行為發(fā)現(xiàn)，BTA-99和BTA-93均為高效的聚丙烯成核劑，在非常低的添加量(BTA-99為0.04wt％，BTA-93為0.07wt％)時就能夠誘導(dǎo)聚丙烯在較高的溫度下結(jié)晶，添加

4、BTA-99和BTA-93時聚丙烯的結(jié)晶峰溫度分別比空白聚丙烯提高了7.0℃和5.7℃，和工業(yè)上常用的高效成核劑HPN-68改性聚丙烯的結(jié)晶峰溫度非常接近。不論是BTA-99改性的聚丙烯還是BTA-93改性的聚丙烯都只在165℃左右出現(xiàn)了熔融峰，說明在BTA-99和BTA-93都只誘導(dǎo)聚丙烯生成α晶型。綜上所述，BTA-99和BTA-93都是高效的α晶型聚丙烯成核劑。
　　采用Avrami法研究了BTA-99改性聚丙烯和空白聚丙烯

5、的等溫結(jié)晶動力學(xué)。研究結(jié)果表明，BTA-99改性聚丙烯和空白聚丙烯的Avrami指數(shù)n接近，添加了BTA-99并沒有改變聚丙烯球晶的生長模式。BTA-99改性聚丙烯比空白聚丙烯的結(jié)晶速率常數(shù)Zt更大，BTA-99改性聚丙烯比空白聚丙烯的半結(jié)晶時間(t1/2)和最大結(jié)晶速率時間(tmax)都更短。加入成核劑BTA-99后，聚丙烯的結(jié)晶活化能AE比空白聚丙烯降低了58kJ/mol。從結(jié)晶速率常數(shù)(Zt)、半結(jié)晶時間(t1/2)、最大結(jié)晶速率

6、時間(tmax)和結(jié)晶活化能(△E)等因素來看，添加成核劑BTA-99能夠顯著加快聚丙烯的結(jié)晶速率。
　　采用莫志深法研究了BTA-99改性聚丙烯和空白聚丙烯的非等溫結(jié)晶動力學(xué)。研究結(jié)果表明，隨著冷卻速率的提高，聚丙烯熔體的過冷程度越大，聚丙烯的分子鏈移動性更差，聚丙烯結(jié)晶過程相對越困難，使得聚丙烯的結(jié)晶峰越寬，結(jié)晶溫度越低。lnΦ是關(guān)于lnt的一條線性良好的直線，表明莫志深法能夠用來分析BTA-99改性聚丙烯的非等溫結(jié)晶動力學(xué)。