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1、林水东等:PP/PPg-MMA/M复合材料非等温结晶动力学研究1303*PP/PPgMMA/M复合材料非等温结晶动力学研究11,2林水东,丁马太(1.龙岩学院化学与材料工程系,福建龙岩364012;2.厦门大学化学化工学院,福建厦门361005)摘要:用示差扫描量热法(DSC)考察了聚丙烯PP是一种典型的结晶高聚物,研究PP/M复合材料的(PP)、聚丙烯/云母(PP/M)和聚丙烯/聚(丙烯g甲基结晶过程对确定其制备工艺具有指导意义。本文借助丙烯酸甲酯)/云母复合材料(PP/PPg
2、MMA/M)的于DSC从非等温结晶动力学角度深入探讨了M及非等温结晶过程。用Avrami方程和Ozawa方程对上PPgMMA对PP结晶行为的影响。述过程进行分析,n、t1/2、F(T)、Tp等参数表明,M和2实验PPgMMA,特别是PPgMMA的掺入改变了PP的结晶成核和生长机理。用Dobreva方法分析填料的成2.1材料与试剂核活性,数值表明,M有较强的成核活性,PPg聚丙烯(PP),26目,福建炼油股分有限公司;聚[7]MMA的掺入又进一步增强其成核活性,从而使结晶(丙烯
3、g甲基丙烯酸甲酯)(PPgMMA),自制,接温度明显提高。Kissinger方法的计算结果表明,添加枝率为11.20%;娟云母(M),800目,四川美丰云母工M可使PP的结晶活化能减小,再添加PPgMMA又业有限公司。使PP/M复合体系的结晶活化能进一步减小。2.2主要仪器关键词:聚丙烯;聚(丙烯g甲基丙烯酸甲酯);云高速搅拌机;单螺杆挤出造粒机;螺杆式注塑机;母;复合材料;非等温结晶动力学NETZSCH,DSC200PC,德国。中图分类号:O633.11文献标识码:A2.3
4、复合材料试样制备文章编号:10019731(2006)08130304按m(PP)m(M)=8020或m(PP)m(PPgMMA)mM=75520质量比配料,并令其在高速1引言搅拌机中混匀后,经单螺杆挤出机挤出造粒,最后用螺具有片层结构的云母(M)作聚丙烯(PP)填料时,杆式注塑机注塑成型,制成试样。PP/M复合材料的性能得到明显的改善。如绝缘性2.4非等温结晶动力学好、刚度大、尺寸稳定、翘曲性低、两维增强作用明显、试样在N2保护下快速升温到205并恒温5min,渗透性小
5、等,其应用前景广阔。结晶性高聚物的结晶消除热历史对结晶的影响,然后分别以2.5、5、10和过程直接影响其物理性能和加工性能,因而高聚物结15/min几种降温速率等速降温至50,进行非等温晶行为的研究一直是一个非常重要的高分子研究领结晶行为的研究。域。高聚物结晶动力学的研究可分为等温结晶动力学3结果与讨论和非等温结晶动力学。前者理论比较成熟,已广泛用于高聚物结晶行为的研究。非等温结晶过程则更接近3.1试样的力学性能[1~6]于制品实际成型过程,目前也有很多研究报道。试样的力学性能如表1所示。[8]
6、表1试样的力学性能[8]Table1Themechanicalpropertiesofsample拉伸强度断裂伸长率弹性模量弯曲强度无缺口冲击韧度缺口冲击韧度22b(MPa)(%)E(MPa)bb(MPa)!K(kJ/m)!KU(kJ/m)PP39.53299.8234.572.4266.0414.37PP/M36.98113.1276.991.1732.0012.34PP/PPgMMA/M43.0762.3332.5107.920.056.533.2非等温结晶动力学结果表明,PP、PP
7、/M和PP/PPgMMA/M的结PP、PP/M和PP/PPgMMA/M非等温结晶晶峰位随降温速率的增加向低温方向移动,即Tp降DSC曲线如图1所示,从图中所得结晶放热峰温度低。这是因为降温速率增大,大分子链或链段的移动Tp,列于表2。跟不上温度变化的缘故。此外,随降温速率的增大,结*基金项目:龙岩学院自然科学研究基金资助项目(Z03102)收到初稿日期:20051109收到修改稿日期:20060323通讯作者:林水东作者简介:林水东(1968-),男,福建龙岩人,讲师,硕士,师承福
8、州大学材料学院程贤甦教授,从事高分子复合材料研究。1304功能材料2006年第8期(37)卷晶峰宽化。在较低温度结晶,虽有利于大分子链或链晶峰宽化越明显。在相同降温速率下,PP/M的Tp明段更多地进入晶格,但此时其活动能力较差,结晶较不显比PP的高,PP/PPgMMA/M则更高,这是由于M[8]完善。所以降温速率越大,结晶完善程度差异越大,结异相成核作用的结果。图1在不同降温速率下的非等温结晶DSC图谱Fig1DSCcurvesofnonisotherma
