关于无规共聚聚丙烯β晶型的研究

关于无规共聚聚丙烯β晶型的研究
发布时间：2022-08-14T01:46:05.808Z 来源：《科学与技术》2022年7期作者：王如琪王会能边鹏王志奇
[导读] 无规共聚聚丙烯（PPR）管材料生产的产品，出现波流痕或印渍之类的现象，严重影响产品外观，
王如琪王会能边鹏王志奇
陕西延长中煤榆林能源化工有限公司，陕西榆林 718500
摘要：无规共聚聚丙烯（PPR）管材料生产的产品，出现波流痕或印渍之类的现象，严重影响产品外观，甚至影响到产品的使用性能。

本课题主要通过利用DCS差示扫描量热仪对T4401产品在生产过程中各个阶段进行分析，推测是该产品在结晶过程中出现了不同晶型，然后得出β晶型是影响其以上问题的主要因素，并对β晶型的来源进行了研究分析。

关键词：无规共聚聚丙烯结晶熔融温度 β晶型
作者简介：王如琪，男，1991年生，大专，2014年毕业于兰州石化职业技术学院，现从事分析检测工作。

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Study on the crystal form of random copolymerized polypropylene β
Wang Ruqi, Wang Huineng, Bian Peng, Wang Zhiqi
Shaanxi Yanchang China Coal Yulin Energy & Chemical Co., Ltd., Yulin City, Shaanxi Province, 718500, China) Abstract: Products produced by random copolymerized polypropylene (PPR) tube materials have phenomenon such as wave flow marks or imprints, which seriously affect the appearance of the product and even affect the performance of the product. This project mainly analyzes the T4401 product at various stages of the production process by using the DCS differential scanning calorimeter, speculates that different crystal forms appear in the crystallization process of the product, and then concludes that the β crystal form is the main factor affecting the above problems, and the source of the β crystal form is studied and analyzed.
Keywords: random copolymer polypropylene; crystallization; melting temperature;
β crystal form
引言：无规共聚聚丙烯（PPR）管材具有优良的耐压强度、抗冲击性能和抗蠕变性能，兼具良好的成型加工性，且PPR还有输送阻力小、质量轻、耐化学药品腐蚀性好、防渗性好、不易结垢等特点，因此，PPR在短时间内得到迅速发展，尤其在建筑用热冷水输送管道方面。

PPR为丙烯单体和少量乙烯单体的无规共聚物，由于乙烯分子的无规分布，彻底打乱了聚合物分子链中叔碳上甲基的排列分布，造成聚丙烯分子链规整排列发生变化，改变了其结晶结构，从而使PPR力学性能发生变化，聚丙烯最常见的主要是α单斜晶体和β三斜晶体。

相比α晶体而言，β晶体具有更优异的韧性和延展性。

α晶是最稳定的晶体形态，而β晶体需要通过严格的结晶温度、压力、剪切或添加β成核剂等条件才能够获得[1]。

为了提高PPR低温冲击性能和高温耐压性能差，生产时通过选用合适催化剂及调整添加剂配方和优化工艺参数来优化PPR，同时也引出一系列产品质量问题，所以本工作研究了PPR出现问题的情况。

1 实验部分
1.1 主要原料
无规共聚聚丙烯均T4401,陕西延长中煤榆林能源化工有限公司（简称榆能化）采用瑞士INEOS公司的气相法工艺生产。

1.2 主要仪器与设备
No.120-SAS-2000型熔体流动速率仪，日本安田精机制作所；DSC1型差示扫描量热仪，瑞士Mettler Toledo公司；
1.3 试样制备
选取无规共聚聚丙烯T4401产品，在保持清洁的环境中，用锋利刀片切除表面，选取中间层，切取约5mg-10mg薄片。

1.4 熔融峰温度性能测试
选取9批连续生产的T4401产品，在氮气流下进行热分析实验，以20℃/min升温，并消除产品热历史，得到最终熔融峰温度谱图（见图1）及结晶峰温度及不同熔融峰温度（见表1）
Figure 2 shows DSC curves of products A, B and C after heat elimination, and D shows DSC curves of three batches before heat elimination 2.2 与PPRCT产品对比分析
将T4401产品 DSC曲线与PP-RCT产品 DSC曲线进行对比。

从对比曲线可以看到，PPRCT产品三条扫描曲线中，消热前和热后扫描曲线均出现双峰，说明添加β成核剂可以有效促进β晶型的形成[3]，同时从第二条扫描曲线上可以看出，PPRCT产品的结晶温度明显提高；而
T4401材料除消热后的曲线与PPRCT产品相似以外，其他两个明显特征均为出现，由此判断T4401产品并非添加成核剂导致。

2.4 熔体流动速率及熔流比分析
取上述9批产品进行溶体流动速率及熔流比进行分析，在该四个批次产品中，从2.16kg/10min的产品的熔体流动速率来看，各批次产品变化不大，说明该产品在高分子含量方面，基本保持不变；10kg/min的熔指数据来看，该产品熔体流动速率差异较明显，出现极不稳定的情况，由此判断其生产产品过程中，对低分子量产品部分控制存在缺陷[5]。

3 结论
a）在生产过程中，加入能产生β结晶类型的成核剂，可产生β结晶；
b）在生产过程中，在一定压力及温度条件下，也可产生β结晶，这是造成陕西延长榆能化公司产品T4401出现的流波痕和印渍类问题的主要原因。

4 参考文献
[1]V ARGA J． Supermolecular structure of isotactic polypropylene［J］． Journal of Materials Science，1992，27( 10) : 2557-2579．
[2]徐娜，赵世成，辛忠．羧酸盐类β晶成核剂与α晶成核剂的复合体系对等规聚丙烯成核结晶行为的影响. ［J］高分子材料科学与工程，
2011，27( 7) :23-26．
[ 3]张凤波，王艳芳，黄强，等均聚与无规共聚聚丙烯β结晶行为研究[J].中国塑料，2013,27( 7): 25-32.
[4]何曼君，陈伟效，董西侠。

高分子物理[M].上海：复旦大学出版社，2002:68-75.
[5]余坚，何嘉松。

聚合物溶体结晶的方式（Regime）理论（J）高分子通报，2001( 1): 25-33.
[6]稀土β成核剂对均聚和无规共聚聚丙烯结晶性能和力学性能的影响[J]河北工业大学，2008:8-12.。