抗沖共聚聚丙烯分散相調控及其結構-性能關系.pdf

1、作為新型高性能聚丙烯材料代表的抗沖共聚聚丙烯(IPC)，因具有優(yōu)異的沖擊韌性和良好的綜合性能，已成為國內外聚丙烯材料發(fā)展的主要品種之一。開發(fā)高性能、低成本的IPC以及各種特殊功能的專用料，已成為近年來引人關注的研究方向。然而，由于IPC體系的多組分和復雜相結構特征，對其“組成-結構-性能”關系、增韌機理等基本科學問題的認識仍有許多欠缺。
　　研究IPC的“組成-結構-性能”關系，需要實現(xiàn)對其各組分含量比和鏈結構的調控，并對其相結構

2、與性能進行控制和優(yōu)化。然而，由于IPC是一種反應合金，通過合成方法很難實現(xiàn)單一因素的單調調控。相比之下，共混是一種簡單、經(jīng)濟而有效的方法，可實現(xiàn)各組分含量比的精確控制。
　　通過溫度梯度抽提分級的方法，可將IPC分級為三種主要組分:丙烯均聚物(HPP)，乙烯丙烯無規(guī)共聚物(EPR)和嵌段的乙烯丙烯共聚物(EbP)。采用共混方法調控多組分體系的組成，重新構建了具有IPC原始形態(tài)特征的相結構，并研究了組成對相形態(tài)、結晶、微結構、力學性

3、能等的影響，進而建立IPC的組成-結構-性能關系。
　　采用溶液混合及共沉淀方法制備了HPP/EPR/EbP共混物，保持EbP含量恒定（10wt％）而改變HPP/EPR比例，共混物呈現(xiàn)了類似IPC中分散相的多層核殼結構。在高EPR含量(30 wt％)時，共混物相形態(tài)才演化為雙連續(xù)結構。共混物的結晶和熔融行為表明，熔點隨共混物中EPR含量增多而升高，EPR達到臨界組成時HPP熔點降低，這緣于與共混物相容性和相結構相關的初始成核能力的

4、變化。晶體結構參數(shù)值與結晶行為的相關性研究表明，片晶厚度主要受初始成核行為影響，而晶粒尺寸則與二次成核參數(shù)相關。
　　保持HPP/EPR/EbP共混物中HPP含量恒定(70 wt％)，調節(jié)形成分散相的EPR/EbP組成，可實現(xiàn)核殼分散粒子數(shù)量和殼層厚度的調控。隨EPR/EbP中EbP含量的減少，組分間的相容性變差而不利于細化分散相，體系中呈現(xiàn)更多的大尺寸且外殼層厚度較小的核殼結構分散粒子。結晶和熔融行為結果表明，界面處的HPP和E

5、bP間可形成共晶，HPP的熔點隨共混物中EPR含量增加而升高。共混物呈現(xiàn)出HPP和EPR玻璃化轉變溫度的同時降低，這一現(xiàn)象一定程度上反映了界面處鏈段間的相互作用和滲透狀態(tài)，也間接地證實了核殼結構相形態(tài)的存在。
　　將高密度聚乙烯(HDPE)加入到到IPC中，制備了具有高強高韌特征的IPC共混材料。隨共混物中HDPE含量的增加，核相尺寸逐漸增大，且體系相形態(tài)由核殼結構分散粒子轉變?yōu)殡p連續(xù)結構，表明HDPE組分進入了核殼分散粒子的核中

6、。核尺寸的逐漸增大導致其不能被殼層完全包覆，原始核結構中所含的乙烯長鏈段EbP組分（EbP-E）被擠出到界面處，形成HPP基體和核間的橋狀連接物。核中的EbP-E組分和HDPE分子鏈上的乙烯鏈段可形成PE共晶，增厚的PE片晶壓縮了晶片間隙，導致間隙中的乙丙無規(guī)鏈段（EbP分子鏈上的無規(guī)序列）運動更加困難。這些相互作用均有助于增強分散相與基體的連接，有利于樣品受力時應力的有效傳遞，同時能引發(fā)PE核相的剪切變形，耗散能量，提高IPC的強度和

7、韌性。
　　IPC中基體HPP的結晶相和無定形相狀態(tài)也能影響最終性能。通過加入β成核劑和熱處理，考察了其對IPC結晶和性能的影響。加入β成核劑后，HPP晶相中同時存在α-PP和β-PP兩種晶型，且HPP無定形相中的鏈段運動加強。熱處理后，隨部分β-PP晶轉化為α-PP，兩種晶體的片晶厚度均隨熱處理溫度升高而增大，無定形相中鏈段運動減弱。沖擊性能測試結果表明，加入β成核劑可有效提高IPC的韌性，因為其誘發(fā)形成結構松散的β-PP晶體易