熔体状态对等规聚丙烯结晶行为的影响.pdf

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1、■■盈圈■■纂蠹熔体状态对等规聚丙烯结晶行为的影响郭晓贝关晓阳秦怡靖郑国强刘春太(郑州大学材料科学与工程学院，材料成型及模具教育部重点实验室，河南郑州，450001)摘要：通过LinkamCSS450剪切热台控制等规聚丙烯(iPP)的熔融温度，研究了不同熔融温度下熔体有序程度对IPP静态结晶和剪切诱导结晶行为的影响。结果表明：降低熔融温度能有效提高iPP静态结晶动力学；对于剪切诱导结晶过程，随着熔融温度的降低，IPP分子链取向程度得到提高，相同剪切速率下，低温熔融样品的分子链取向程度较高；熔体中有序结构含量随熔融温度升高而降低，这些有序结构能沿流动方向进行取向排

2、列。关键词：等规聚丙烯熔融温度结晶动力学微观结构DOI：10．3969／i．issn1004．3055201605O01一～～一～㈣～一一一一～一一等规聚丙烯(iPP)是一种常见的半结晶性高过向聚合物中加入有机或无机组分的添加剂来提分子材料，由于其优异的力学性能、抗腐蚀性能等被广泛应用于科学研究及工业生产领域。iPP常见的聚集态结构有球晶、横晶、柱晶和串晶。其中，收稿日期：2016—03—16；修改稿收到日期：2016—07—14。在一定剪切或拉伸应力作用下，会出现柱晶或串晶作者简介：郭晓贝，女，在读硕士研究生，主要从事聚合物结晶沿流动方向取向生长的晶体形貌r-

3、，而这种取向结结构与加工性能方面的研究。E-mail：guoxiaobeizzu@163．tom。基金项目：由国家自然科学基金(51173171)资助。构的聚集有利于提高制品的力学性能_2]。目前，通⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯现，^代’、窒^鱿I，加．z应厢HPROCESSINGANDAPPLICATIONS高聚合物制品的力学性能受到了广泛地关注，而通1．3．2POM检测过改变熔融温度来调控制品微观结构及后续力学利用LinkamCSS450剪切热台精确控制温度和性能的研究还很少。通常，对于聚合物而言，在其剪切应力，以30℃／rain的升温速率分别升至预设的名义熔点之上的一

4、定温度范围内，熔体中仍存在一熔融温度(168，172，220℃)，恒温5min，再以30℃／定的有序结构，这些有序结构的存在能有效地提高min的速率降温。当温度达到134oC时，立即对熔体成核速率及晶体生长速率，加速结晶过程，甚至提施加一定的稳态剪切(剪切速率分别为0，10，20，30，高制品力学性能。。]。此外，这种有序结构在与成核40S)，剪切作用时间为3S，保持134℃下进行等剂共存的体系中，会使成核剂表现出较高的成核温结晶。整个过程采用POM实时监测，待结晶完全效率。将薄膜样品取出，等待下一步表征。下面以iPP薄膜为研究对象，通过调控熔融1．3．3FTI

5、R测试温度改变熔体状态，即熔体内部有序程度，分别考采用美国显微红外光谱仪结合偏振片测试剪察了其对后续静态结晶和剪切诱导结晶行为的切作用对iPP分子链取向的影响，测试的样品是影响。经剪切作用过的iPP薄膜。扫描范围650～4000cm，扫描次数32，分辨率4cm。每个1试验部分样品测试5个数据点，对结果求平均值。1．1主要原料及仪器设备2结果与讨论iPP，粒料，牌号V30G，熔体流动速率为16．9g／10min(230℃，2．16kg)，中国石油化工2．1静态结晶动力学分析有限公司。不同熔融温度下iPP静态降温结晶过程的FM一11型真空平板硫化机压膜机，北京富友D

6、SC测试结果如图1所示，降温速率1O℃／min。马科技有限公司；差示扫描量热仪(DSC)，Q2000，美国TA公司；剪切热台，LinkamCSS450，英国Linkam公司；傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)，NicoletContinu／~m，美国Thermo公司；偏光显微镜(POM)，OlympusBX51，日本OLYMPUS公司。1．2样品制备利用压膜机压制试验所用的iPP薄膜。上下1601401201008O60温度／℃模板温度均设定为200℃，压力为10MPa，(a)降温结晶200℃恒温保持10min消除热历史，再缓慢冷却至室温，冷却速率为15℃／min

7、。所得薄膜样品厚度约为60m，以备测试用。1．3测试与表征1．3．1DSC测试称取3～5mg样品置于铝坩埚中。对于静态降温结晶，其程序如下：先以3O℃／min的升温速率分别升至预设的熔融温度(168，172，220℃)，恒温5min，再以1OoC／min的速率降至5O℃。对于静态等温结晶过程，其程序为：先以3Ooc／min图1不同熔融温度下iPP薄膜非等温结晶DSC分析的速率升至预设的熔融温度(168，172，220℃)，恒从图1(a)可以看出，结晶峰位置随熔融温度温5min，再以30℃／min的速率降至134oC，等升高而向低温方向偏移。由图1(a)积分得到i

8、PP温结晶1h，保证样品