β成核剂以及注塑工艺条件对等规聚丙烯性能与结构的影响

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等规聚丙烯(iPP,isotactic polypropylene)作为通用型热塑性塑料,韧性较低,改性增韧后,在汽车保险杠和管材制备等方面应用广泛。TMB-5是一种有效的β成核剂,能够诱导iPP生成β晶型结构,提高韧性。本文以iPP为原料,利用力学性能测试机、偏光显微镜(PLM)、差示扫描量热仪(DSC)和广角X射线衍射仪(WAXD)综合研究β成核剂含量、熔体温度和模具温度对TMB-5/iPP(含β成核剂的iPP注塑件)性能与晶体结构的影响。主要工作如下:(1) β成核剂含量的影响:β成核剂含量对TMB-5/iPP力学性能影响较大。TMB-5/iPP拉伸强度略有降低,冲击强度大幅度提高;拉伸强度和拉伸模量均随β成核剂含量增加先降低后增大,冲击强度与拉伸断裂伸长率与之相反。β成核剂对iPP的晶体结构也有较大影响。PLM观察发现:晶体附着在β成核剂表面生长,拓宽了iPP熔体结晶温度,提高了成核速率。DSC研究发现:β成核剂含量对TMB-5/iPP的XcDSC(用DSC表征的总结晶度)影响不明显;而β成核剂含量对φβDSC(DSC表征的β晶含量)影响较大,φβDSC随β成核剂含量的增加先增加后略有降低;沿TMB-5/iPP厚度方向,α和β晶体分布不均,皮层α-iPP晶体含量较高,中间层和芯层β-iPP晶体含量较高,且皮层和中间层均有两个β峰。用WAXD表征发现,除β(300)峰外,还有明显的β(301)峰。(2)熔体温度的影响:熔体温度对纯iPP注塑件和TMB-5/iPP力学性能也有较大影响。纯iPP注塑件的冲击强度随熔体温度的升高而降低,而TMB-5/iPP冲击强度与之相反;纯iPP注塑件和TMB-5/iPP拉伸强度和拉伸模量基本上都随着熔体温度的增加而减小,拉伸断裂伸长率与之相反。熔体温度对纯iPP注塑件和TMB-5/iPP晶体形态结构均有影响。PLM观察发现:熔体温度越高,注塑件的皮层越薄,且呈线性变化关系。DSC研究发现:熔体温度对纯iPP注塑件和TMB-5/iPP的XcDSC影响不大;而对TMB-5/iPP的φβDSC影响较大,φβDSC随熔体温度的增加而增加;沿TMB-5/iPP厚度方向,XcDSC和φβDSC分布不同,皮层和中间层的XcDSC和φβDSC基本上均随熔体温度的增加而增加,芯层XcDSC随熔体温度的增加而略有减小,φβDSC与之相反。(3)模具温度的影响:模具温度对纯iPP注塑件的力学性能一定影响;拉伸强度基本上随着模具温度的升高而增加,而冲击强度与拉伸断裂伸长率与之相反。模具温度对TMB-5/iPP力学性能和结构的影响规律性不明显。
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