蒙脱土填充聚丙烯的等温结晶动力学

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1、蒙脱土填充聚丙烯的等温结晶动力学第19卷第6期高分子材料科学与工程v.1.19’N0.6 2003年11月POIYMERMATERIAISSCIENCEANDENGINEERINGNov.2003 蒙脱土填充聚丙烯的等温结晶动力学 戈明亮,徐卫兵 (1.华南理工大学聚合物成型装备国家工程研究中心.广东广州510460;2.合肥工业大学化工学院,安徽合肥230009) 摘要:用示差扫描量热法(DSC)研究蒙脱土对聚丙烯的等温结晶的影响,结果表明,蒙脱土对聚丙烯的 结晶起到了异相成核的作用,提高了聚丙烯的结晶速率,结晶一半时

2、的时间tl/2明显缩短,熔点升高,结 晶度增大.用Avraml方程进行等温结晶动力学研究,参数n对结晶温度有依赖性,PP/M0nt复合材料 的k值随温度的升高而减小. 关键词:蒙脱土;聚丙烯;等温结晶 中图分类号:TQ325.14文献标识码:A文章编号:1000—7555(2003)06—0179—04 聚丙烯(PP)是结晶性通用塑料,具有密度 小,流动性好,加工性能优异,可用于挤出,注 射,压延等多种方法成型.所以被广泛用于农 业,汽车,机械,电子等领域.但聚丙烯耐老化性 能较差,并且在加工过程中由于结晶的影响,导 致

3、成型时制品收缩率大,耐缺口冲击强度降低, 所以须对聚丙烯进行改性.最常用的是通过填 充无机粒子L】叫](例如碳酸钙,云母,滑石粉 等),以改变聚丙烯在加工过程中的结晶行为, 提高聚丙烯的力学性能.本文研究的是蒙脱土 (Mont)填充聚丙烯的体系,利用示差扫描量热 法(DSC)研究聚丙烯的等温结晶行为,并得到 相应的结晶动力学参数. 1实验部分 1.1主要原料 蒙脱土(Mont):离子交换容量约为100 mmol/100g,300mesh,浙江临安市化工助剂 厂产品;聚丙烯(PP):045,安庆石化总厂产品. 1.2仪器和

4、设备 两辊混炼机(SKl60B);平板硫化机(QIB 4O0×400×2);Perkin—Elmer公司的DSC一2C 型差热分析仪. 1.3聚丙烯/蒙脱土复合材料的制备工艺 收稿日期:2001一II-20;修订只期:2002—04—02 作者简介:戈明亮(1970).男.硕士. 聚丙烯与蒙脱土(蒙脱土含量为3(质 量))在两辊混炼机上进行熔融共混,混炼均匀 后拉片取下,再在平板硫化机上进行模压成型, 模压温度为180℃,压力为10MPa,并冷压机 中保压冷却,压力为7.5MPa,至60℃时取出 并切割制样. 1.4DS

5、C测试 用示差扫描量热计研究聚丙烯和聚丙烯/ 蒙脱土复合材料的等温结晶行为,样品质量4 mg～6mg,气氛为氮气,气流量为80mL/min. 将试样快速升温至200C,恒温5min以消除 热历史,然后快速降温至一定的温度结晶,记录 放热的变化,结晶的温度分别为126_C,127 ‘C,128_C,129_C;结晶完成后降温到50℃, 再以20.C/min升温到200C,记录过程的吸 热变化,测其熔点. 2结果与讨论 2.I结晶温度和蒙脱土对等温结晶DSC曲线 的影响 Fig.1是聚丙烯和聚丙烯/蒙脱土复合材 料(PP/M

6、ont)的DSC曲线.曲线表明,随着结 晶温度的提高,聚丙烯/蒙脱土复合材料的结晶 峰明显变宽,而且放热峰的位置向右移动,这说 180高分子材料科学与工程 Fig.1IsothermalcrystallizingDSCcurvesofPP(a)and PP/Mont(3)(b) 1:126℃;2;127℃;3:128℃;4:129℃. 明结晶温度越高,结晶所需的时间就越长,结晶 速率在下降,这是由于在较高结晶温度下分子 链容易运动,分子链被固定而形成晶体的时间 就会延长.另外对比纯PP和PP/Mont复合材 料的等温结

7、晶曲线,可以发现,二者的放热峰的 位置及峰形不太相同,在同样的结晶温度下,聚 丙烯/蒙脱土复合材料的放热峰的位置要比聚 丙烯的放热峰的位置提前,表明蒙脱土的加入 使得聚丙烯结晶开始的时间提前,可见蒙脱土 在聚丙烯结晶时起到成核剂的作用,导致聚丙 烯链段结晶更为容易;另一方面同样的结晶温 度下,聚丙烯/蒙脱土复合材料的放热峰峰宽窄 于聚丙烯的放热峰峰宽,蒙脱土的加入使聚丙 烯的结晶速率提高,说明聚丙烯结晶中,蒙脱土 的异相成核作用明显,可以认为聚丙烯/蒙脱土 复合材料的结晶主要是以异相成核为主的,这 与漆宗能等的研究得出的

8、结论是一致的. 2.2蒙脱土对聚丙烯的等温结晶动力学影响 在任意结晶温度下,相对结晶度∽可以 用下列公式进行计算: I(dH/dt)dt Xr(t)一一———一(1) .. I(dH/dt)dt J l0 式中:——￡时刻的结晶度;..——结晶完全 的结晶度;to——开始结晶的时间,￡..——结晶 完全的时间;dH/