中间相聚丙烯在拉伸过程中的结晶行为及中间相隔离结构的制备

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等规聚丙烯(iPP)由于优异的力学性能、良好的耐热性和可加工性使其成为应用最广泛的塑料之一。通常聚合物的结构决定其性能,而iPP又是典型的多晶态结构,因此,研究iPP的晶态结构有助于改善制品性能。除了常见的α、β和γ相外,中间相iPP由于具有特殊物理特性受到广泛关注。中间相作为亚稳相,结构不稳定,一定条件下可以结晶,因此人们可以通过控制中间相的结晶过程来精确控制结晶度、结晶结构,从而改善iPP的性能。本文首先利用快速增压法制备出中间相iPP,结合广角X射线衍射(WAXD)研究了中间相iPP在不同温度下拉伸过程的相变行为。基于上述力学数据,中间相的超高延展性给了我们改善隔离结构制品韧性的启示,因此本工作进一步成功制备出带有隔离结构的中间相iPP/CNTs,并且测试了其导电性和力学性能。主要研究成果如下:1.快速增压制备的iPP中间相在拉伸过程中的结晶行为(1)在80℃以上进行等温结晶可以诱导中间相向α相的转变,且温度越高,转变越容易发生,转变主要分两步结晶。并且结晶主要来源于中间相,非晶态基本不参与。(2)证明了在40℃以上进行拉伸就可以诱导中间相向α相转变,这与在常温下拉伸中间相不会发生相转变有本质的区别。温度越高,转变越快。并且转变的α相主要是由于牺牲中间相为代价。发现在50℃以下的拉伸转变主要是拉伸起主导作用,而80℃以上的拉伸温度对相转变的影响更显明显。(3)40℃以上拉伸时,拉伸场能够促进中间相到α晶的相转变,且拉伸温度越低,促进效果越加明显。温度和拉伸的协同作用下,会使中间相iPP更容易转变为α相。2.快速增压制备出中间相iPP/CNTs的隔离结构(1)第一次利用快速增压成功制备出带有隔离结构的中间相iPP/CNTs。通过导电性能的测试,发现中间相导电性虽然有所下降,但是也还在导电水平。将中间相退火以后形成的α相对比中间相来说导电性能又有所提升。(2)通过力学测试,我们比较了α相的初始隔离结构,中间相的隔离结构以及中间相退火的α相的隔离结构三种样品的力学性能,虽然初始隔离结构模量强度高,但表现为脆性断裂,而中间相及中间相退火以后由于有独特的nodule结构,韧性优异。这成功解决了传统隔离结构韧性差的问题。
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