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丙烯与少量乙烯共聚得到的无规共聚聚丙烯(PPR)/β晶成核剂(β-NA)体系通常是α晶、β晶和γ晶共存的多晶型体系。熔体加工过程中的剪切作用直接影响PPR的结晶速率、结晶结构和形貌,从而对其力学性能产生影响。聚合物熔融加工制品成型后的退火处理能有效促进其微观结构的稳定和力学性能的进一步提高。PPR/β-NA体系是制作综合性能优异的热水和冷水管的原料。管材在加工过程中熔体经历的剪切作用和后处理过程,对其微观聚集态结构和宏观力学性能产生直接影响。因此,研究剪切和退火处理对PPR/β-NA体系结构和力学性能的影响对于PPR的应用具有重要意义。 本论文综合利用了二维广角X射线衍射(2D-WAXD)、二维小角X射线散射(2D-SAXS)、扫描电子显微镜(SEM)、示差扫描量热法(DSC)、红外光谱(IR)以及动态机械热分析(DMA)等方法系统研究了加工过程中的熔体剪切和退火处理对PPP/β-NA体系结构和性能的影响,主要研究成果如下: 1.选用两种β-NA,β晶成核效率高的庚二酸钙(Ca-Pim)和对α晶和β晶具有双重成核能力的对苯二甲酸环己酰胺(TMB-5)。用普通注塑成型(CIM)和振荡剪切注塑成型(OSIM)两种成型方法制备了PPR、PPR/0.1 wt% Ca-Pim和PPR/0.1 wt% TMB-5样条。研究发现注塑成型过程中的剪切作用会促进shish-kebab结构和γ晶的形成,但会抑制β-NA诱导形成β晶的能力。β-NA和OSIM同时应用于PPR时,结晶度、取向γ晶和取向α晶(shish-kebab结构)含量的显著增加提高了体系的刚性;取向度和芯层β晶含量的增加显著提高了体系的韧性。强熔体剪切作用下,TMB-5诱导PPR形成β晶的能力很弱,PPR/0.1 wt% TMB-5体系中β晶含量远低于PPR/0.1 wt% Ca-Pim体系。两种加工成型方法中,TMB-5对PPR的冲击韧性产生不同的影响,可能源于对PPR的α松弛温度的影响不同。 2.对PPR和PPR/0.1 wt% Ca-Pim样品在不同温度(70℃-130℃)进行退火处理,发现退火温度对样品冲击强度的影响很大。在高温退火时,样品中α晶和γ晶含量明显增加,晶区的螺旋有序性进一步提高,同时无定形区中的构象无序结构明显减少。样品冲击前后的红外光谱测试结果表明,冲击断面的晶区和非晶区中螺旋序列结构被破坏,随退火温度的升高,晶区和非晶区中螺旋序列发生不同程度的破坏。