聚丙烯工程管材的制備及其結(jié)構(gòu)與性能.pdf

1、近年來，我國造紙工業(yè)隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和市場需求的擴(kuò)大發(fā)展較快。2005年我國紙及紙板人均年消費(fèi)量為45 kg。但是，在造紙行業(yè)廣泛使用的紙芯管產(chǎn)品類型相對單調(diào)，主要是紙質(zhì)管。這種紙質(zhì)管材會出現(xiàn)潮濕變形、剛性不足和強(qiáng)度急劇下降等缺陷。造紙用紙芯管材要求剛度大和熱變形溫度高等使用性能。為此，本文首先分析了兩種不同催化劑聚合的聚丙烯結(jié)構(gòu)及性能，然后對Z-N型等規(guī)聚丙烯進(jìn)行物理與化學(xué)改性，并開發(fā)了聚丙烯工程管材。利用凝膠滲透色譜法分析了兩種聚

2、丙烯的分子量及其分布。利用核磁共振法、紅外光譜法分析了兩種聚丙烯的序列結(jié)構(gòu)與組成。利用X射線衍射法、差熱掃描量熱法探討了兩種聚丙烯的結(jié)晶性、結(jié)晶類型及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。利用萬能試驗(yàn)機(jī)研究了兩種材料的力學(xué)性能。在此基礎(chǔ)上，使用兩種不同分子量的聚丙烯、無機(jī)填料改善復(fù)合材料的強(qiáng)度與剛性，利用雙馬來酰亞胺和季戊四醇丙烯酸酯等化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)途徑提高聚丙烯剛性及其微觀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。通過萬能試驗(yàn)機(jī)和擺錘式?jīng)_擊儀研究材料的力學(xué)性能。利用冷場發(fā)射掃描電鏡考察材料脆

3、斷面的形態(tài)。利用熔融指數(shù)測定儀研究材料熔體流動性。經(jīng)過以上系列的試驗(yàn)研究主要得出以下結(jié)論： (1)兩種不同催化劑制得等規(guī)聚丙烯的微觀結(jié)構(gòu)差異明顯，由此造成物理力學(xué)性能不同。本次實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，Z-N型等規(guī)聚丙烯分子量較大，分子量分布較窄，結(jié)晶度較低，同時(shí)存在α與β結(jié)晶，在一定溫度與時(shí)間范圍內(nèi)，循環(huán)加熱時(shí)更易生成β結(jié)晶，這種聚丙烯拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度與彎曲模量都較低，而本次選擇的MAO催化劑型的等規(guī)聚丙烯，同時(shí)存在α與γ結(jié)晶，但γ晶含量

4、很少，且循環(huán)加熱時(shí)結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，其它結(jié)構(gòu)、物理力學(xué)性能正好Z-N等規(guī)聚丙烯相左。結(jié)合差示掃描量熱方法與X射線衍射方法可以作為判斷等規(guī)PP合成方法。 (2)兩種不同分子量聚丙烯共混時(shí)，可以改善聚丙烯的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度與彎曲模量以及韌性。四種無機(jī)添加劑不同程度的改善了共混聚丙烯拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度與彎曲模量，其中，滑石粉增強(qiáng)、增韌作用最明顯。馬來酸酐接枝聚丙烯明顯改善了滑石粉在聚丙烯中的粘結(jié)性與分散性，同時(shí)改善了聚丙烯的剛性與韌性。

5、雙馬來酰亞胺使玻纖聚丙烯拉伸模量單調(diào)上升與沖擊強(qiáng)度單調(diào)下降，同時(shí)使拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度與模量提高，但用量過大后，導(dǎo)致改性復(fù)合材料的力學(xué)性能變差。另外，雙馬來酰亞胺在擠出加工過程中反應(yīng)不完全，這將對產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性不利。使用季戊四醇丙烯酸酯接枝改性時(shí)，可使改性聚合物的結(jié)晶溫度升高、熔點(diǎn)降低，表明接枝改性增加聚丙烯的表觀分子量，更明顯的特征是抑制了β晶的形成，這將有利于提高PP的耐疲勞性。聚丙烯改性樣品經(jīng)真空熱處理后，聚丙烯及改性聚丙烯力學(xué)性

6、能得到顯著提高，同時(shí)，改善雙馬來酰亞胺與纖維表面的粘結(jié)力，從而更有利于增強(qiáng)改性?；谏鲜隽矫鎽?yīng)用研究工作、確定了基于Z-N等規(guī)聚丙烯的生產(chǎn)配方，并獲得內(nèi)徑約為152mm、拉伸強(qiáng)度為49Mpa和環(huán)剛度高達(dá)61kN/m2工程管材。查新報(bào)告顯示：產(chǎn)品綜合性能達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。 本課題的特色和創(chuàng)新之處： (1)本課題初步提出判別Z-N型等規(guī)聚丙烯和茂金屬等規(guī)聚丙烯的方法； (2)本課題結(jié)合聚丙烯共混、多官能度反應(yīng)單體接