熱處理和剪切對抗沖共聚丙烯相形態(tài)和結(jié)晶行為的影響.pdf

1、作為一種新型高性能聚烯烴材料，抗沖共聚聚丙烯(IPC)受到了廣泛的關(guān)注并得到深入的研究。對于多相高分子體系而言，材料的最終使用性能取決于其聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，而成型加工過程中體系相形態(tài)的演化對其聚集態(tài)結(jié)構(gòu)有著重要的影響。研究IPC在加工過程中的微相結(jié)構(gòu)演化及結(jié)晶行為，對性能優(yōu)化以及加工工藝調(diào)控具有重要的理論指導(dǎo)價值。本文通過考察兩個主要的加工因素：熱處理和剪切對IPC微結(jié)構(gòu)演化和結(jié)晶行為的影響，探索了IPC體系在熔融熱處理過程中出現(xiàn)的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)

2、和形態(tài)的演化規(guī)律，并對由此導(dǎo)致的結(jié)晶行為進行闡述。研究取得了以下主要結(jié)果：
　　 ⑴采用掃描電子顯微鏡(SEM)和相差顯微鏡(PCM)觀察了IPC樣品的相形態(tài)演化，發(fā)現(xiàn)熱處理導(dǎo)致IPC熔體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)顯著變化。在200℃熱處理200min后的IPC樣品的分散相的核殼結(jié)構(gòu)被完全破壞，分散相尺寸急劇增大，約為原始樣品的5～10倍。通過PCM在線觀察樣品相形態(tài)演化過程，發(fā)現(xiàn)隨熱處理時間延長，體系依次出現(xiàn)了雙連續(xù)結(jié)構(gòu)和反常的“海-島”結(jié)構(gòu)。

3、初始的基體——聚丙烯相變成分散相，而共聚物組分則形成連續(xù)相，意味著熔融熱處理導(dǎo)致IPC發(fā)生了特殊的“相反轉(zhuǎn)”。當(dāng)IPC冷卻固化時，出現(xiàn)另一種“相反轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，即PP相再次成為基體，共聚物組分再次形成分散相。考慮到IPC材料的組成特點，這種相反轉(zhuǎn)現(xiàn)象被認(rèn)為是由組分間含量的巨大差異和兩相界面處在固化時產(chǎn)生的強大張力所致。
　　 ⑵通過比較熔融熱處理前后的IPC以及具有與IPC相同組成的iPP/EPR二元共混物的相形態(tài)，發(fā)現(xiàn)兩種體系的相

4、區(qū)粗化速率存在巨大差異，這被歸于IPC中存在EbP組分的增容作用。通過考察IPC/HDPE共混物的相形態(tài)，發(fā)現(xiàn)HDPE主要進入IPC分散相的“核”，即富含乙烯嵌段的EbP內(nèi)，形成了尺寸更大的新“核”。這間接證明了IPC的分散相確實是由EbP和EPR共同組成，其分散相的核殼結(jié)構(gòu)具有一定的熱力學(xué)穩(wěn)定性。
　　 ⑶研究了熔融熱處理后的IPC樣品的等溫結(jié)晶形態(tài)。發(fā)現(xiàn)IPC結(jié)晶形態(tài)仍為球晶，僅晶體完善性受到相分離程度的影響。相區(qū)粗化導(dǎo)致生

5、成的球晶形態(tài)更加清晰，球晶內(nèi)部出現(xiàn)較大尺寸的無定形相，且結(jié)晶完善性下降，雙折射效應(yīng)變得清晰。IPC的等溫結(jié)晶動力學(xué)結(jié)果表明，延長熱處理時間導(dǎo)致半結(jié)晶時間(t1/2)增大，即樣品結(jié)晶能力降低。分別考察了不同熱處理時間的樣品的球晶徑向生長速率和成核密度，發(fā)現(xiàn)球晶徑向生長幾乎不受熱處理時間的影響，而成核卻強烈地依賴于IPC相分離程度；相分離程度隨熱處理時間增加而增大，且成核密度減小。熱處理導(dǎo)致IPC樣品結(jié)晶速率下降主要應(yīng)歸因于成核密度的降低。