【摘要】：將熱塑性彈性體與聚丙烯(PP)混合制備共混材料一直是提高PP韌性,改善其低溫脆性的有效方法之一。然而由于彈性體的低模量,這種韌性的增強(qiáng)往往以材料剛性和強(qiáng)度的急劇下降為代價,對于PP與彈性體二元共混物的實(shí)際應(yīng)用增添了困難,因此尋求適當(dāng)?shù)臎_擊改性劑與PP建立共混體系,在同等條件下獲得剛性與韌性的最大化平衡對于PP的增韌改性而言具有至關(guān)重要的意義。烯烴嵌段共聚物(OBC)是利用“鏈穿梭”聚合技術(shù)開發(fā)合成出的一種具有全新結(jié)構(gòu)的彈性體,其所具有的“硬”段與“軟”段交替連接的獨(dú)特結(jié)構(gòu)使得OBC兼具優(yōu)異的綜合性能,是一種具備一定潛力的樹脂材料增韌改性劑。本文首先采用物理共混工藝技術(shù),應(yīng)用雙螺桿擠出機(jī)制備了PP/OBC共混體系,研究了OBC用量對PP機(jī)械性能、結(jié)晶性能、加工流動性及其相形態(tài)的影響,并與聚丙烯/乙烯辛烯共聚物(PP/POE)共混體系進(jìn)行比較性分析。結(jié)果表明隨著OBC用量的增加,PP/OBC共混體系的韌性明顯提高,PP/OBC的剛性優(yōu)于PP/POE,達(dá)到良好的剛性-韌性平衡。同時PP/OBC具有較為良好的結(jié)晶度,耐熱性能優(yōu)良。OBC可在一定程度上改善PP與之相容性,與PP基體形成明顯的“海-島”結(jié)構(gòu)。同時PP/OBC與PP/POE相比具有更高的熔體流動速率(MFR),有利于其加工注塑成型和生產(chǎn)應(yīng)用。在第一部分研究基礎(chǔ)上針對PP/OBC共混材料對于剛性材料的需求,通過向PP/OBC共混物中添加極性相容劑聚丙烯接枝馬來酸酐(PP-g-MAH)構(gòu)建PP/OBC/PP-g-MAH復(fù)合材料,研究了相容劑用量對共混物機(jī)械性能、結(jié)晶性能、相形態(tài)及其流動性能的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)與PP/OBC相比,PP/OBC/PP-g-MAH復(fù)合材料具備更為優(yōu)異的韌性,同時材料的剛性也得到提高。所制備的PP/OBC/PP-g-MAH復(fù)合材料中以相容劑PP-g-MAH的含量為3%時的機(jī)械性能最為突出,達(dá)到最大化的剛性-韌性平衡,在此配比下的復(fù)合材料也具有相對較高的結(jié)晶度與耐熱性能,具有一定的可加工型。同時OBC在PP基體中的分散相呈現(xiàn)出更為均勻密集的狀態(tài),彈性體顆粒尺寸變小,展示出良好的增容效果。在上述研究的基礎(chǔ)上,選取了OBC(INFUSE 9500)、OBC(INFUSE 9100)、POE(ENGAGE 8200)與Vistamaxx 6202(以下分別簡寫為OBC9500、OBC9100、POE、VM)四種彈性體,采用物理共混與PP構(gòu)建相應(yīng)的共混體系,測試了共混材料的機(jī)械性能與結(jié)晶性能,從結(jié)構(gòu)上對彈性體改善PP韌性進(jìn)行了深入探索。結(jié)果表明PP/OBC9500、PP/OBC9100、PP/POE與PP/VM四種共混體系均具有良好的韌性,其中以PP/VM共混體系最為顯著,PP/OBC9100與PP/POE稍次之。剛性方面,共混材料的模量與拉伸強(qiáng)度均低于PP,其中PP/VM下降幅度最大,PP/OBC9100與PP/POE緊隨其后,PP/OBC9500保持著相對良好的剛性。同時PP/OBC9500與PP/POE共混體系具有相對優(yōu)異的熱變形溫度和結(jié)晶度,材料耐熱性能優(yōu)良。POE與VM均由無規(guī)共聚的橡膠相組分構(gòu)成,OBC9500與OBC9100則由“軟”與“硬”嵌段構(gòu)成,PP/OBC具有良好的剛性-韌性平衡。共混材料也保持相對較高的MFR,保證了材料良好的加工流動性。因此OBC作為一種新型的多嵌段結(jié)構(gòu)彈性體,用于PP的增韌改性可使PP具有更優(yōu)異的綜合性能。
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ325.14
【圖文】：

并改變 PP 晶型，從而達(dá)到優(yōu)化 PP 韌性、增強(qiáng)綜合性能的效果。物理改性方法充改性、晶型改性與共混改性，其中以共混改性最為常用。（1）填充改性：將具有固定配比的無機(jī)粒子材料或者有機(jī)材料加入到 PP 中，P 制品具有導(dǎo)電性、阻燃性、耐熱性、抗老化和抗靜電等性能，能夠很好地提械性能[25]。因?yàn)檫M(jìn)行填充改性的材料大多來源廣泛且價格便宜，利用填充改性減少 PP 產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，但該改性方法往往會在提高某一種性能的同時，又它性能的降低[26-28]。（2）晶型改性：在不同的結(jié)晶條件下，PP 可以形成 α、β、γ、δ 和擬六方晶 59]。其中 α 晶型與 β 晶型為 PP 最主要的兩種晶型（如圖 1-1 所示）。α 晶型為單α 晶型的 PP 擁有優(yōu)異的剛度和耐熱性能。β 晶型屬六方晶系，研究顯示 β 晶型良好的沖擊強(qiáng)度和韌性，因此根據(jù)不同的性能需求，對 PP 進(jìn)行晶型改性使 PP優(yōu)異性能，這也是目前對 PP 進(jìn)行改性研究的常用方法之一。晶型改性主要是誘導(dǎo)結(jié)晶或者向 PP 中添加成核劑等方法使 PP 的晶型發(fā)生誘導(dǎo)改變，以此提高度、沖擊性能、熱穩(wěn)定性、光學(xué)性能等。例如向 PP 中引入 β 成核劑可以充分提的成核速率與結(jié)晶速率，提高晶相中的 β 晶核含量，達(dá)到優(yōu)化 PP 韌性的目的[

玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg），彈性體顆粒通過共混以摻入 PP 為這些問題案。由于大量的熱固性和熱塑性聚合物已被橡膠、韌性熱塑性顆粒、增韌，因此可以用大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來揭示增韌機(jī)理。自 1956 年 Mer顯微鏡研究了高應(yīng)力聚苯乙烯的增韌方式并提出“微裂紋理論”以來的機(jī)理就在不斷進(jìn)行的重復(fù)性試驗(yàn)中得到發(fā)展與完善。為解釋分散相研究工作者展開了大量研究，但仍存在許多爭議點(diǎn)。研究工作主要通構(gòu)對 PP 基體影響，如橡膠相濃度，粒徑，形態(tài)等，以研究對 PP 的增體增韌 PP 等聚合物已經(jīng)提出了許多合理的解釋，如“裂紋”、“剪顆粒電阻”等[56]。由于所涉及的增韌機(jī)制受基質(zhì)材料的性質(zhì)和共混物，不同共混物中主要的能量吸收過程是不同的。圖 1-2 顯示了一些典

“海-島”結(jié)構(gòu)

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