固相拉伸对含β成核剂的聚丙烯微观结构和宏观性能的影响

发布时间：2020-11-06 18:04

　　 等规聚丙烯(iPP)的聚集态结构决定其最终制品的综合性能。借助于外场作用调整iPP聚集态结构,从而优化iPP性能,一直吸引着大量科研团队的关注。但是,目前相关领域的大部分研究工作都集中在iPP薄膜增韧改性上。由于塑料制品一般都具有一定厚度,加工过程中其壁厚内通常处于三向应力状态,这与iPP薄膜拉伸时处于二向应力状态完全不同,外场作用下的微观结构演变过程也必然有着自己的特点。因此,研究固相拉伸作用对iPP片材微观结构及其物理性能的影响具有较大的理论意义及实际应用价值。本文借助双转子连续混炼机研究了混炼工艺和β成核剂含量对含β成核剂的iPP片材力学性能和结晶性能的影响。借助带高低温实验箱的拉伸试验仪,通过固相热拉伸淬冷的方法制备出高性能的含β成核剂的iPP片材,研究了固相热拉伸作用对含β成核剂iPP片材微观结构影响的作用机理,建立了固相热拉伸作用对含β成核剂iPP片材微观结构和物理性能影响的模型。在此基础上,提出了最佳固相拉伸条件。最后借助电热恒温鼓风干燥箱,研究了退火/固相拉伸耦合作用对含β成核剂iPP片材结晶性能和机械性能的影响。主要研究成果如下:(1)添加β成核剂的iPP片材经过固相拉伸后,形成了规整的微观形貌,对iPP片材的物理性能影响更加显著。通过分析iPP片材固相拉伸过程中结晶度和微观结构的变化,建立了含β成核剂的iPP片材固相拉伸强化模型。(2)拉伸应变量主要通过调整含β成核剂iPP片材的微观结构来优化其物理性能。拉伸温度通过控制材料的结构和β晶向α晶转化的量来调控iPP片材的物理性能。iPP片材在最佳拉伸条件下(拉伸应变量15%,拉伸温度130℃)经过固相拉伸强化后,冲击强度可达未经拉伸处理的含β成核剂iPP片材的近两倍。(3)含β成核剂iPP片材未经退火直接拉伸后,具有较小的残余应力,取向比较完全,并且残余的β晶较多,增韧效果比较明显。含β成核剂的iPP片材经退火后再拉伸,由于α晶较为坚硬不利于取向,增韧效果不明显;虽然拉伸后再退火对取向和增韧有一定的帮助,但工艺较为复杂不值得推荐使用。
【学位单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ325.14
【部分图文】：

ＱｉｏｎｇＳｈｅｎｇ，?ＹｕＺｈａｎｇ［４２］等人研究了?Ｐ晶晶体形貌对ｉＰＰ片材的冲击初性的影响。他??们利用三种不同类型的Ｐ成核剂来控制Ｐ晶的晶体微观形貌，形成Ｐ球晶、树叶状横穿??Ｐ晶、和束状Ｐ晶等二种具有不同形貌特征的Ｐ晶晶体，如图１．４所不，并对其冲击性??能进行了表征。研宄结果表明，树叶状Ｐ晶具有最好的冲击性能；相对于（３成核剂含量，??Ｐ晶的微观形貌在ｉＰＰ增初过程中扮演了更加重要的角色。??费ｌｉｉｐｔｉ姐！娜Ｉ■麵??ｐｐｍ?ｐｐｍｍ／?ｘ?ｍｏｏｓ?ｐｗｉ?ｍｍ?／??ｌ；ｉｉ?：Ｖ?；ｖ：??１類Ｉ＿＿爾興??ａ?ｓ＾ｘｒｅＵｔ？?、?＇?ｔｒ？ａｓｃｒｒｓｔ４ｉｌｉ？？?ｅｎｓｉｔｒ??０?ｓｊｉｓｓｍｌｉｔｓ?ｔａｎＣｒ－Ｈｆｅ?Ｋｔｏｒａｌｉｆｓ??图１．４不同ｐ成核剂生成晶体形貌示意图ｌ４２ｌ??Ｆｉｇ．?１．４?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?Ｐ?ｎｕｃｌｅａｔｉｎｇ?ａｇｅｎｔｓ??Ｍ．?Ｋｅｒｓｃｈ?［４３］等人利用自合成的本酰胺类（３成核剂和市场上商用（３成核剂获得了不??同微观形貌的Ｐ晶的形态结构，如图１．?５所示。同时，对（３晶的形态结构与其力学性能??的关系进行了研宄。研宄结果表明，ｉＰＰ添加了自合成的本酰胺类Ｐ成核剂后，分子链??附着在成核剂表面结晶形成羊串晶结构

Ｆｉｇ．?１．５?Ｃｒｙｓｔａｌ?ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｐ?ｎｕｃｌｅａｔｉｎｇ?ａｇｅｎｔｓ??１．３．６基于ｐ晶取向增加ｉＰＰ冲击韧性的改性研宄进展??综上所述，添加卩成核剂是一种最有效和可行获得Ｐ晶的方法，可以显著改善材料??的韧性。但是，松散的Ｐ晶会显著降低材料的强度和刚度，借助于外场作用促使Ｐ晶取??向是一种比较有效的改善材料强度和刚度的方法［４４］。??众所周知，加工过程对半结晶材料的最终产品的性能具有较大的影响。在添加了?Ｐ??成核剂的ｉＰＰ加工过程中，聚合物熔体将受到强烈的剪切和拉伸作用，将对其微观形貌??结构和宏观性能产生影响［４５］［４６］。因此，流动诱导结晶被认为是一个比较好的提高ｉＰＰ产??品性能的方法。另一方面，拉伸诱导ｉＰＰ取向也被大量的研宄，在双向拉伸薄膜等生产??过程中得到了广泛的应用。??（１）基于剪切诱导取向结晶的ｉＰＰ增初研宄进展??聚合物流变学和流动诱导取向是聚合物加工过程中研宄的最基本的两个方向，也是??高分子物理的核心［４７］［４８］。自从上世纪中期开始，许多科学家在流动诱导结晶做出了巨大??的努力，特别是近２０年来大量的精密仪器引进到此领域，比如ＸＲＤ、中子散射、模拟??计算等，使得流动诱导取向结晶方面的研宄取得了快速的发展［４９］［５°］。??

第１５页??ｍｍ??图２．１双转子连续混炼挤出机??Ｆｉｇ．?２．１?Ｔｗｉｎ－ｒｏｔｏｒ?ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ?ｍｉｘｉｎｇ?ｅｘｔｒｕｄｅｒ??双转子连续混炼挤出机内部结构示意图如图２．２所示。??＾＾＾＾ｇｇｎＥｐｎ?Ｃ＝Ｅ??图２．２双转子连续混炼挤出机内部结构图??Ｆｉｇ．?２．２?Ｔｈｅ?ｉｎｔｅｒｎａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｔｗｉｎ－ｒｏｔｏｒ?ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ?ｍｉｘｉｎｇ?ｅｘｔｒｕｄｅｒ??ＣＯＳＭＯＳ－８０注塑机实物图如图２．２所示，并且配备有模温机，模具温度可在较大范??围调动。采用美标标准模具注塑拉伸、冲击、弯曲实验样条。??議ｉ??图２．３?ＣＯＳＭＯＳ－８０注塑机??Ｆｉｇ．?２．３?ＣＯＳＭＯＳ－８０?ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?ｍｏｌｄｉｎｇ?ｍａｃｈｉｎｅ??自制带高低温试验箱的万能拉伸试验仪如图２．３所示。此设备为一个常规万能拉伸??试验仪和实验室配备一个温度可控的高低温试验箱组成。此设备拉伸速度可在较宽范围??内调节；并且拉伸温度可在室温到２５０°Ｃ之间调节，误差在土１°Ｃ。并且配备箱体温度实??
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本文编号：2873473