第15卷第4期江蘇工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)Vol. 15 No 42003年12月JOURNAL OF JIANGSU POLYTECHNIC UNIVERSITYDec.2003文章編號(hào):1005-8893(2003)04-0011-04成核劑對(duì)聚丙烯性能的影響龔方紅,徐建平,劉春林〔江蘇工業(yè)學(xué)院材料科學(xué)與工程系,江蘇常州213016)摘要:研究了山梨醇芐叉衍生物等6種常用的成核劑對(duì)聚丙烯性能的影響,并著重討論了山梨醇芐叉衍生物成核透明劑的用量對(duì)聚丙烯力學(xué)性能和光學(xué)性能的影響,探討了用山梨醇芐叉衍生物成核透明劑制備透明聚丙烯的方法。關(guān)鍵詞:聚丙烯;改性;成核劑;二芐叉山梨醇;透明性中圖分類號(hào):TQ325.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A聚丙稀作為通用型熱塑性樹脂,具有密度小,劑1010及液體石蠟按所需比例混合均勻后加入雙耐熱性優(yōu)良,耐腐蝕性和電絕緣性優(yōu)良,易加工,螺杄擠岀杋,擠岀造粒。擠岀工藝為∶擠岀機(jī)轉(zhuǎn)速熱變形溫度高、價(jià)廉等特點(diǎn),其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)為540r/min,各區(qū)溫度為:150℃,170℃大,特別是近年來所興起的通用塑料工程塑料化技180℃,200℃,210℃,200℃術(shù)中,聚丙稀作為首選材料不斷地引起了人們的重視1.2透明聚丙烯樣品的制備近年來國(guó)內(nèi)外對(duì)PP成核劑的研究和開發(fā)相當(dāng)將擠岀粒料在上海塑料機(jī)械廠生產(chǎn)的活躍1-5,已商品化的品種也很多,可分為無機(jī)100/80型塑料注射機(jī)中注射拉伸,彎曲,圓片和物和有機(jī)物兩大類,無機(jī)成核劑為滑石粉、碳酸鈣缺口沖擊樣條。注射溫度為225℃~230℃等一類物質(zhì);有機(jī)類成核劑一般是指低分子量有機(jī)化合物,主要有脂肪羧酸金屬皂,山梨醇芐叉衍生1.3聚丙烯熔體流動(dòng)速率的測(cè)定物、芳香族羧酸金屬皂和有杋磷酸鹽等。山梨醇芐按照GB3682-83,采用熔體流動(dòng)速率測(cè)定儀叉衍生物類成核劑因與PP相容性好和良好的成核(XLR-400,吉大科教儀器廠)測(cè)定聚合物的熔體透明效果,已成為國(guó)內(nèi)外開發(fā)最活躍、品種最多、流動(dòng)速率,測(cè)定的條件為負(fù)荷2160g,溫度190±產(chǎn)量最大的一類PP成核透明劑。本文研究了對(duì)苯0.2℃,單位為g/10min。二甲酸鈉、己內(nèi)酰胺、碳酸鈣、磷酸酯類成核劑、山梨醇芐叉衍生物類成核劑和尼龍-6等多種成核1.4常溫力學(xué)性能的測(cè)定劑對(duì)PP性能的影響,并著重考察了在不同山梨醇參照GB/T1042-92進(jìn)行拉伸性能的測(cè)定,芐類成核劑用量下聚丙烯力學(xué)性能和光學(xué)性能的變拉伸速度定為10mm/min用注射機(jī)注射成的含缺口的試樣,按GB/′T1042-93進(jìn)行沖擊性能的測(cè)定。實(shí)驗(yàn)部分5V凵中國(guó)煤化工1.1成核劑在聚丙烯樹脂中的分散CNMHG查試樣,調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)環(huán)將PP〔F401,揚(yáng)子石化生產(chǎn))成核劑、抗氧境。根據(jù)材料軟硬程度選擇適宜的標(biāo)尺,再按試樣收稿日期:2003-05-06作者簡(jiǎn)介:龔方紅(1966-),男,江蘇南通人,副教授,主要從事聚合物改性方面的研究。12江蘇工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)003年形狀、大小挑選及安裝工作臺(tái),把試樣置于工作臺(tái)常大,有時(shí)甚至可以達(dá)到毫米數(shù)量級(jí),球晶粗大導(dǎo)上,按照要求進(jìn)行測(cè)試,每一試樣測(cè)試5點(diǎn),取平致聚丙烯制品的收縮率大、表面光澤度和透明性均值為試樣的洛氏硬度值。差,甚至還會(huì)引起其他力學(xué)性能下降。加入成核劑可以使球晶細(xì)化,從而改進(jìn)聚丙烯的光學(xué)和力學(xué)性6熱變形溫度測(cè)定能。對(duì)苯二甲酸鈉、鱗酸酯類成核劑、山梨醇芐叉按GB/1043-89進(jìn)行測(cè)試,在每分鐘2℃的衍生物類成核劑等6種常用的成核劑對(duì)聚丙烯的改升溫速率下,將樣條放置于熱變形實(shí)驗(yàn)儀中,加上性結(jié)果列于表1。額定的砝碼,使試驗(yàn)承受0.45MPa的載荷,記錄表1常用成核劑對(duì)聚丙烯力學(xué)性能和光學(xué)性能的影響形變?yōu)?.21mm時(shí)的溫度值,得到熱變形溫度。試樣號(hào)熔體流動(dòng)速率(g/10mim)3.34.24.12.53.83.73.57透光率的測(cè)定拉伸強(qiáng)度/MPa30,632,433.231.533.034.134.2缺口沖擊強(qiáng)度/(Jm1)8.79.89.09.39.310.4采用分光光度計(jì)(721-100型,上海第二分?jǐn)嗦噬扉L(zhǎng)率,%260330330260330340270析儀器廠),測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)聚丙烯試片的透光率。首先洛氏硬度96101102101103103103熱變形溫度/℃檢査儀器各個(gè)調(diào)節(jié)旋紐的起始位置是否正確,接通透光率%3.55.54.04.59.512.310.5電源開關(guān),儀器預(yù)熱10~15min后,選擇確定的黃色指數(shù)19.817.316.518.516.015.615.0波長(zhǎng)和相應(yīng)的靈敏度檔。選用兩個(gè)相同的比色皿球晶平均直徑/m250101101174555075個(gè)為空皿,聚丙烯試片垂直放入另一比色皿中,說明:上表中1號(hào)試樣為純聚丙烯,2~6號(hào)分別為聚丙烯加將此兩比色皿放入比色槽架內(nèi),然后蓋上比色槽的入對(duì)苯二甲酸鈉、己內(nèi)酰胺、碳酸鈣(平均粒徑0.5μm)磷酸酯類成核劑和山梨醇芐叉衍生物類成核劑,加入量均為0.2phr,7暗盒,旋轉(zhuǎn)儀器的光量調(diào)節(jié)器,使放置空比色皿時(shí)號(hào)試樣為加入0.4p尼龍-6和02pr的P接枝馬來酸酐,2透光率刻度處于100%位置,然后將放有聚丙烯試7號(hào)配方均加入抗氧劑1010,用量為0.2ph片的比色皿中推入光路中,即可測(cè)得試樣的透光從表1的數(shù)據(jù)可以看出,加入成核劑后,PP的缺口沖擊強(qiáng)度都有不同程度的提高,沖擊強(qiáng)度的大小與物料在接受沖擊時(shí)吸收的能量有關(guān),未經(jīng)改1.8黃色指數(shù)的測(cè)定性的PP,內(nèi)部的球晶較大,接受沖擊時(shí),粗大的按GB2409-80進(jìn)行儀器的校準(zhǔn)和測(cè)量(SC球晶成為應(yīng)力集中物,導(dǎo)致聚合物的沖擊強(qiáng)度下A,北京康光儀器有限公司),對(duì)于不透明和半降,而加入成核劑后,球晶變小,而且均勻,外界透明試樣應(yīng)測(cè)定相對(duì)于基準(zhǔn)白板的光譜反射率(反的沖擊能量容易分散,沖擊強(qiáng)度變高,實(shí)驗(yàn)證明了射法),背景為白色工作板,經(jīng)儀器自動(dòng)積分求得這一點(diǎn)。其中以接枝馬來酸酐為相容劑的成核劑尼試樣相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)照明體C的光譜三刺激值x,y,龍-6效果為最佳,提高了20%z。測(cè)得試樣的黃色指數(shù)。從表1的數(shù)據(jù)也可以看出,加入成核劑后,PP材料的拉伸強(qiáng)度得到了一定程度的提高,這與1.9偏光顯微鏡法觀察成核PP球晶形態(tài)PP的結(jié)晶度提高有關(guān)。加入成核劑后,聚丙烯的將各種成核P粒料放在已于260℃電爐上恒結(jié)晶度和結(jié)晶的完善程度提髙,分子鏈規(guī)整的排溫旳載玻片上,待粒料熔融后,加上蓋玻片,加壓列,有利于材料抵抗外力,提高拉伸強(qiáng)度。而成核成模,保溫1min,然后迅速放入140℃烘箱中,劑種類的變化,對(duì)拉伸強(qiáng)度的影響不大,其中以結(jié)晶1h后取出。使用偏光顯微鏡觀察在正交偏光4、5、6號(hào)配方的效果較佳,提高了10%左右。從條件下PP球晶,按照目鏡標(biāo)尺,讀出球晶的平均斷裂伸長(zhǎng)率的數(shù)據(jù)可以得出,加入成核劑后,PP刻度數(shù),再按放大倍數(shù)換算成球晶的直徑。開的斷率基本不變,成核劑的加入,未對(duì)PP的斷中國(guó)煤化工句。2結(jié)果與討論CNMHG成核劑后,聚丙烯的洛氏硬度得到了提高和改善。因?yàn)榧尤氤珊藙┏珊藙?duì)PP力學(xué)性能影響的比較PP材料的結(jié)晶度得到了提高,大分子的3維有序聚丙烯〔PP)的分子鏈結(jié)構(gòu)比較規(guī)整,具有排列,使聚合物的表面硬度得到了提高。成核劑種較強(qiáng)的結(jié)晶能力,自然冷卻結(jié)晶形成的球晶尺寸非類的不同,對(duì)洛氏硬度的變化影響不大。龔方紅等,成核劑對(duì)聚丙烯性能的影響加入成核劑后,PP的熱變形溫度得到了提高,提高,但是低分子量物質(zhì)的超量加入,也會(huì)使體系結(jié)晶度和結(jié)晶完善程度的提高導(dǎo)致了材料熱變形溫的缺口沖擊強(qiáng)度下降,所以當(dāng)成核劑用量超過度的提高。透明PP比其它透明材料PⅤC,PS等0.3%時(shí),材料的缺口沖擊強(qiáng)度岀現(xiàn)下降趨勢(shì)。的優(yōu)勢(shì),就是有高的熱變形溫度。從表1也可以看出,加入成核劑后,PP的透明性大大改善,異相成核劑的加入大大增加了晶核的數(shù)量,這使聚丙烯的球晶細(xì)化并均勻化,而球晶10的細(xì)化導(dǎo)致了PP透光率大大增加,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明了了這一點(diǎn)。反映材料光澤度的黃色指數(shù)也呈現(xiàn)類似的變化趨勢(shì),成核劑的加入使黃色指數(shù)明顯下降。綜上所述,成核劑的加入使聚丙烯的球晶變000.1020304小,提高了聚丙烯的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度和表面硬度,聚丙烯的透光率和表面光澤度也明顯提高。對(duì)圖2與σ和H的關(guān)系六種成核劑的橫向比較也可以發(fā)現(xiàn)山梨醇芐叉衍生圖2還列出了洛氏硬度與成核劑用量的關(guān)系物類成核劑的成核透明性優(yōu)于其他成核劑,下文詳圖,可以看出,成核劑的加入,PP材料的洛氏硬細(xì)討論山梨醇芐叉衍生物類成核劑用量對(duì)聚丙烯力度明顯提高,聚合物結(jié)晶度和結(jié)晶完善程度的提學(xué)性能和光學(xué)性能的影響。高,必然會(huì)使聚合物的表面硬度提高,成核劑用量2.2成核劑用量對(duì)PP力學(xué)性能的影響超過0.1%后,洛氏硬度的增加趨勢(shì)趨緩。熱變形溫度tr與w的關(guān)系見圖3,由圖3可圖1為山梨醇芐叉衍生物類成核劑用量與以看出,加入成核劑后,PP材料的熱變形溫度得體系拉伸強(qiáng)度a和斷裂伸長(zhǎng)率8關(guān)系圖,從圖中到了提高,隨著成核劑用量的增加而提高,在含量可以看出,當(dāng)成核劑的用量小于0.25%時(shí),體系為0.3%時(shí),效果達(dá)到了最大,隨后成核劑量的增的拉伸強(qiáng)度隨成核劑用量的增大而增大,成核劑的加對(duì)P材料的熱變形溫度的影響不大。加入導(dǎo)致了PP結(jié)晶度的上升,這使PP材料的拉伸強(qiáng)度得到了提高。但小分子物質(zhì)的加入畢竟會(huì)影響聚合物的力學(xué)性能,當(dāng)成核劑加入量超過0.3%后,PP的力學(xué)性能出現(xiàn)下降趨勢(shì)。斷裂伸長(zhǎng)率也有類似的變化趨勢(shì),加入成核劑后,PP材料斷裂伸長(zhǎng)率得到了提高,成核劑的量為0.3%時(shí),效果為最佳。-4.300圖3m與tr和球晶直徑d的關(guān)系20082.3成核劑用量對(duì)PP光學(xué)性能的影響成核劑用量與PP透光率的關(guān)系曲線列于圖4中,從圖中可以看出,隨著成核劑的用量的增加,000102030405PP末中國(guó)煤化工提高,當(dāng)用量達(dá)到0.2l1與a.和8的關(guān)系0.3222 CNMH加快,而當(dāng)用量超過舉以y岌化貯亍平緩。顯然異相晶核圖2是成核劑用量與沖擊強(qiáng)度σ;和洛氏硬度的加入,會(huì)大大增加體系中晶核的總數(shù),眾多晶核H的關(guān)系圖,從圖中可以得出,成核劑的加入使同時(shí)生長(zhǎng),必然會(huì)使球晶變小,球晶尺寸的減小導(dǎo)PP的球晶得到細(xì)化,較大的球晶容易成為應(yīng)力集致了透光率的增大,而當(dāng)晶核數(shù)量超過一定數(shù)值中物,球晶尺寸的減小導(dǎo)致了沖擊強(qiáng)度的較大幅度江蘇工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)003年后,球晶已經(jīng)變得足夠小,這種由于晶核數(shù)量增加0.20%~0.3%時(shí),已經(jīng)取得較好的效果,繼續(xù)增而帶來的球晶變小的趨勢(shì)已不再明顯,繼續(xù)增加成加用量黃色指數(shù)變化不大,而力學(xué)性能卻會(huì)因過多核劑的用量效果也就不會(huì)顯著了,偏光顯微鏡的觀的小分子物質(zhì)的加入而下降。察得到的球晶平均尺寸列于圖3,也能得出同樣的結(jié)果。參考文獻(xiàn)1]茁迎春,透明聚丙烯性能的研究[J].塑料科技,1999,[2]徐濤,雷華.成核劑對(duì)聚丙烯結(jié)晶形態(tài)及沖擊斷裂行為的影響817[J].高分子材料科學(xué)與工程,2003,(1):161-164.[3]施紅偉,金鷹泰,楊德才.成核劑對(duì)聚丙烯及其共聚物的結(jié)晶行為和性能的影響[J].高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào),2002,(8):1154]俞強(qiáng),劉建忠,林明德,等.間規(guī)聚丙烯與等規(guī)聚丙烯共混物000.1結(jié)晶行為[J].江蘇石油化工學(xué)院學(xué)報(bào),2000,12(1)圖4w與λ和黃色指數(shù)y的關(guān)[5] Velasco J L, De Sala J A, Martinez A B. Crystallization Behavior從成核劑用量與黃色指數(shù)的變化曲線,可以看of Polypropylene Filled with Surface- modified Talc J]. J Appl出,隨成核劑量的增加,試樣的黃色指數(shù)值減小Polym Sci,1996,61(1):125-132這說明成核劑的加入可以使PP的色變減弱,穩(wěn)定[6]Rabcllo M S, Whil I R. Photodegradation of Polypropylene Conaining a Nucleating Agent J ]. J Appl Polym Sci, 1997,64性增強(qiáng),當(dāng)然成核劑用量也不宜過多,在含量為(4):2505-251Effect of Nuclear Agents on Properties of PolypropyleneGONG Fang-hong XU Jian-ping LIU Chun-linDepartment of Materials Science and Engineering Jiangsu Polytechnic University Changzhou 213016,ChiAbstract The effect of dibenzylidene sorbitol and other five kinds of nuclear agents on properties of polypropylene was studied in this paper. The effect of addition amount and addition ways of dibenzylidene sorbitol and itsderivative used as nuclear clarifier on mechanics and optics properties of polypropylene was emphatically disKey words polypropylene i modification i nuclear agent i dibenzylidene sorbitol i clarification中國(guó)煤化工CNMHG