高熔体流动速率β晶型聚丙烯的研制

文章编号:100523360(2004)20220022205

高熔体流动速率β晶型聚丙烯的研制

窦　强1

,王　斌

2

(11南京工业大学材料科学与工程学院高分子系,江苏南京210009;21中国石油天然气新疆独山子石化公司研究院,新疆独山子833600)

摘　要:　研究了β晶型成核剂(酰胺化合物)、过氧化物对高熔体流动速率聚丙烯Z 30S 的力学性能、熔体流动性能的影响。通过广角X 射线衍射、DSC 分析和偏光显微镜观察表明,β晶型成核剂促使生成β晶型聚丙烯,使聚丙烯的球晶细密化,因而聚丙烯Z 30S 的冲击性能提高。

关键词:　聚丙烯;β晶型;成核剂;熔体流动速率中图分类号:O63112T Q325114 文献标识码:A

收稿日期:2003207222

1　前言

等规聚丙烯的晶体形态有α,β,γ

,δ和拟六方态五种,其中以α和β晶型较为常见。

α晶型是单斜晶系所形成的最普通和最稳定的形式,商品化聚丙烯多为α晶型;β晶型属六方晶系,与α晶型聚丙烯相比,β晶型聚丙烯易拉伸,具有较高的热变形温度,特别是韧性得到了大幅度的提高。添加β晶型成核剂是目前公认的得到高含量β晶型聚丙烯的最有效途径之一。常用的β晶型成核剂有红色颜料喹口丫啶酮红、庚二酸钙、酰胺化合物等

[1～6]

。本文研究了自制的酰胺化合物在高

MFR 聚丙烯Z30S 中的成核改性效果,进行了力学性

能和熔体流动性能测试、广角X 射线衍射、DSC 分析和偏光显微镜观察。

2　实验部分

211　实验原料

聚丙烯粉料,Z30S ,独山子石化公司乙烯厂生产;β晶型成核剂,酰胺化合物,自制;过氧化物降温母粒,含013%DCP ,自制;抗氧剂1010、168,吸氯爽滑剂CaSt ,均

为市售工业品。

212　实验设备与仪器

SH L -35型双螺杆挤出机,<35mm ,L ΠD =25,上海

化工机械四厂;ZT -400型注塑成型机,浙江震达机械

有限公司;U J -4型悬臂梁试验冲击机,承德试验机厂;W D -10型电子万能试验机,长春第二试验机厂;6542Π020型组合式熔体流动指数仪,Ceast 公司;高温

落球粘度计,自制;X D -3A 型广角X 射线衍射仪

(W AX D ),日本岛津公司;C DR -1型差示扫描量热仪(DSC ),上海天平仪器厂;XP B -01型偏光显微镜,江

南光学仪器厂。

213　试样制备

按配方准确称取聚丙烯、β晶型成核剂等组分,混合均匀后,加入双螺杆挤出机料斗中,在170～230℃下挤出造粒,干燥后,在190～220℃下注塑成型为标准样条。

214　性能测试及计算

21411　力学性能测试:拉伸试验按G B ΠT1040-92进

行,弯曲试验按G B ΠT9341-88进行,悬臂梁冲击试验按G B ΠT1843-96进行。

21412　熔体流动性能测试:MFR 试验按G B ΠT3682-89

在230℃、2116kg 下进行;零切粘度η0(230)按照文献[7]

介绍的高温落球粘度计及计算方法在230℃下测得,粘均分子量M η、分子量分布Q 和分子量分布指数α分别由(1)、(2)、(3)式计算:η0(230)=3172lg M

η-151569(1)Q =η0(230)×

MFR Π(719×104)(2)

2

2

塑料科技

P LASTICS SCI 1&TECH NO LOGY №

2(Sum 1160)

April 2004

α=M w ΠM n =6129(Q -1)

014

(3)

21413　DSC 分析:采用差示扫描量热仪分析粒子,升

温速率10℃Πmin 。

21414　偏光显微镜观察:挤出粒子熔融压片后采用偏

光显微镜观察球晶形态,并采用摄像头将图象存入计算机中。

21415　W AX D 分析:挤出粒子熔融压片后进行W AX D

分析,Cu K

α辐射,波长为1152A ,激发电压为30kV ,激发电流为15mA 。β晶型在PP 中的相对含量以K 值表示

[8]

:

K=H (300)Π[H (300)+H (110)+H (040)+H (130)](4)(4)式中H (300)是W AX D 谱图中β晶型(300)面衍射峰强度,H (110)、H (040)、H (130)是α晶型三个最强的衍射峰(110)、

(040)、(130)的强度。3　

结果与讨论

图1　

β成核剂对Z 30S PP 拉伸强度(□)和断裂伸长率(●

)影响　

311　

β晶型成核剂用量对力学性能的影响 由图1～3可见,随着β晶型成核剂用量的增加,Z30S PP 的拉伸强度和断裂伸长率变化不大;弯曲强

度和弯曲模量先略有下降,在0125%用量下出现最低值,随后又继续上升;缺口冲击强度先上升,在0125%用量下达到最大值,随后下降;而MFR 持续增大,这是

因为采用的β晶型成核剂熔点约210℃(DSC 测定),在PP 的MFR 测定条件下(2116kg ,230℃

)业已熔化,故随其用量的增加,改性PP 的MFR 持续增大

。

图2　

β成核剂对Z 30S PP 弯曲强度(□)弯曲模量(●

)影响

图3　

β成核剂用量对Z 30S PP 缺口冲击强度(□

)和MFR (●)影响　

312　

β晶型成核剂与过氧化物母粒并用对力学性能的影响

加入过氧化物进行化学降解是提高PP 流动性的有效手段,表1是过氧化物降温母粒用量对Z30S PP 熔体流动性能和分子量及其分布的影响。由表1可知,随着过氧化物降温母粒用量增加,MFR 增大,零切粘

度(η0(230))、粘均分子量(M η)、分子量分布(Q )和分子量分布指数(α)降低。这是因为在熔体加工中,过氧化物分解产生的活性基团主要使PP 高分子量尾端部分发生降解,从而使熔体流动性提高,分子量及其分布减小

[9,10]

。

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2窦　强,等　高熔体流动速率β晶型聚丙烯的研制