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1、毕业设计（论文）题目成核剂二(苯亚甲基)山梨醇及其含量对PP制品的晶体结构和力学性能的影响学生姓名： 系 别： 材料工程系 专 业： 高分子材料 学 号： 班 级： 指导老师： 摘 要聚丙烯 ( PP) 具有良好的理化和加工性能，但结晶速率较慢，成型加工周期较长。通过改性方法实现PP的高性能化是近年来 PP研究的热点之一。目前，生产透明 PP最经济可行的方法是添加成核剂,可以诱导 PP树脂结晶成核，使晶粒尺寸细微化，提高其力学性能度和结晶度。改性后 PP可替代传统材料，具有更广阔的应用前景。本课题采用差示扫描量热法分析了成核剂二（苯亚甲基）山梨醇对聚丙烯（PP）的结晶性能的影响，采用偏光显微镜
2、观察了结晶尺寸大小的变化，并测试了聚丙烯的力学性能。结果表明：加入少量成核剂提高了聚丙烯的结晶温度和结晶度，且随着成核剂的添加，聚丙烯的球晶尺寸明显缩小，聚丙烯的拉伸强度也相应争强，当成核剂质量分数为0.4%时，拉伸强度最大，同时添加少量的成核剂可提高PP的弯曲强度。但是由于样品的结晶度明显增加，成为导致冲击性能较为减弱的主要原因。关键词：聚丙烯；成核剂；结晶性能；力学性能ABSTRACTPolypropylene (PP) has good physical and chemical and processing properties, but the crystallization rat
3、e is relatively slow, forming processing cycle is long. Achieving the high performance of PP products through the modification methods is one of the hot study of PP in recent years. At present, the most economic and feasible method for producing the transparent PP is to add the nucleating agent, ind
4、ucing PP crystallization nucleation, making the grain size of subtle, improving its mechanical properties and crystallinity. Modification of PP can replace the traditional materials, and has a broader prospects.This topic by differential scanning calorimetry analyzes the nucleating agent 2 (benzene
5、methylene) sorbitol polypropylene (PP) on the crystallization of the influence of performance by using polarizing microscope crystallization of the size changes, and tests the polypropylene mechanics performance. The results show that the addition of a few nucleating agent improve the crystallizatio
6、n temperature and crystallinity of polypropylene, along with nucleating agent to add, PP spherulite decrease the size, the tensile strength of the polypropylene also raised the corresponding, when alpha nucleating agent quality score is 0.4%, the largest tensile strength, and adding a few alpha nucl
7、eating agent can improve the PP bending strength. But because the sample, the crystallinity of increased significantly, the impact is to be the main reason for the performance weakened.Keywords: polypropylene, nucleating agent, Crystal properties, Mechanical properties目 录第1章 概 论11.1课题背景及意义11.2 本课题及相
8、关领域的国内外现状及发展11.2.1聚丙烯的结构与性能11.2.2聚丙烯的成核结晶原理21.3 成核剂31.3.1成核剂种类31.3.2 成核剂对聚丙烯形态与力学性能的影响41.4 本课题的研究内容61.4.1研究内容6第二章 实验与测试方法72.1研究路线和研究工艺72.1.1 研究路线72.1.2 PP加工工艺72.2 实验材料72.3 实验仪器72.4透明聚丙烯的制备82.4.1原料配方的确定82.4.3 开练混炼及制样82.4.3 PP混料的模压92.5性能测试102.5.1 拉伸性能测试102.5.2 弯曲性能测试102.5.3 冲击性能测试102.5.4 差示扫描量热法（DSC）测
9、试102.5.5 偏光显微镜观察球晶（PLM）11第三章 实验结果123.1拉伸与弯曲性能123.2 冲击性能133.3 差示扫描量热法（DSC）143.4 偏光显微镜观察153.5 小结16第四章 结 论17致谢18参考文献19第1章 概 论1.1课题背景及意义作为应用广泛的热塑性塑料聚丙烯(PP)，由于其结晶速度较慢，低温冲击性能较差,成型收缩率较大等方面的缺点，限制了其使用范围的扩展。添加成核剂可加速聚丙烯树脂的结晶速度，提高制品的结晶密度、增加结晶度，从而使树脂的刚性、弹性模量、拉伸强度等性能有所提高。PP的晶体形态有、和拟六方态5种 ，其中以和晶型较为常见。商品PP中主要含有最稳定的
10、晶型；晶型要在特定条件下才易生成；由于其独特的结晶形态，具有晶型不可比拟的韧性。添加不同的成核剂可以达到不同的结晶要求，例如：成核剂的加入能细化球晶尺寸、增大结晶度、提高透明性、缩短成型周期；成核剂的加入能显著提高材料的韧性等。本课题研究成核剂二(苯亚甲基)山梨醇对PP制品的结晶结构、结晶度以及制品的力学性能的影响，以改善PP制品的使用性能。11.2 本课题及相关领域的国内外现状及发展聚丙烯（PP）作为典型的结晶聚合物，自从1957年开始工业化生产以来发展迅速，是一种应用广泛的塑料。近年来 ,PP以其工艺简单、价格低廉、易于加工成型以及本身优异的综合性能，在五大通用塑料中居重要地位。它具有密度
11、小、力学性能优良、电绝缘性良好、介电率较小、耐应力开裂、耐化学药品、无毒等优点，并且可以通过添加成核剂进一步改善其物理机械性能。2 通过在PP中添加少量的成核剂可以改变聚丙烯的结晶形态实现PP刚性、韧性、热变形温度、蠕变性能、透明性及制品表面光泽度等物理机械性能与加工性能的改善，从而提高制品的使用性能，拓宽应用范围。国外自20世纪80年代开始实现透明PP的商业化；我国自20世纪90年代初前后开始开发成核剂产品，现已有少量生产。随着我国塑料工业的迅猛发展和对成核剂认识的逐步深化，近年来成核剂的研究开发及其应用工作已受到普遍关注，使用量也迅速增加。3 1.2.1聚丙烯的结构与性能聚丙烯是由配位聚合
12、得到的头一尾相接的线型结构，其分子链具有全同立构、间同立构和无规立构三种空间定向结构。全同立构与间同立构的聚合物称为立体规整聚合物，配位聚合体系主要得到全同立构的聚丙烯。TiCL4催化体系获得等规聚合体约占总的聚合物的90-95% ，实际的聚丙烯大分子链中虽然主要是全同立构的分子链段，但也包含一定量的间同立构和无规立构分子链段。所以部分大分子链呈现不规整性。这种聚丙烯具有“全同立构的立体嵌段”结构。均聚聚丙烯的晶型属于单斜晶系，以最稳定最普通的形式存在于等规聚丙烯中，而其它晶型在一定条件下可以转变为 晶，如 140-141出现 的转变现象。聚丙烯在不同结晶条件下可以形成单晶、球晶、轴晶等不同的
13、晶体，但以生成球晶最为常见。球晶是以中心对称向外生长的，生长过程中各球晶在接触处形成界面，最终形成多边形结构。球晶大小取决于聚合物的分子结构和结晶条件，主要有冷却速度、结晶温度及成核剂等因素。聚丙烯中的晶即为球晶，组成其基本结构单元是片晶，切向片晶与径向片晶呈交叉互生形成双向交错的网状结构，Stockez4用原子力显微镜观察到了球晶互生片晶的接触面。球晶具有光学各向异性，对可见光具有折射作用，在偏光显微镜下呈现全消光、正消光性或者负消光性，而球晶这种互生结构使得其没有马耳他黑十字消光性，只有许多辐射状黑色的消光线。工业聚丙烯具有高度的空间规整性，主要包含全同立构的大分子链，显示出高度结晶性（结
14、晶度达70-80% ），等规指数在85-95% 范围内，同时含有少量非结晶的无规立构和低结晶的“立体嵌段”结构的分子链段。熔点高达170-175 范围内，聚合物立体规整性愈高，熔点也愈高。聚丙烯的玻璃化温度与结构和结晶度有关，明显地有赖于聚合物中非晶态部分的含量。工业聚丙烯的相对分子质量一般在15-70万范围，随不同产品要求而异。这种大的相对分子质量分布宽度直接影响其制品的机械强度。聚丙烯熔体渐渐冷却时结晶度高，骤冷时结晶度低，但不会等于零。一般聚丙烯通过注塑成型后其结晶度可达50-70%，聚丙烯熔体的流动性常用熔融指数来表示，并以此来选择符合加工要求的树脂。熔融指数愈高表明流动性愈好，它与树
15、脂相对分子质量大小有着密切的关系熔融指数的对数与聚丙烯特性粘度之间成线性关系。5聚丙烯有较好的耐热性，长期使用温度可超过100，当没有外界压力时，甚至在150下应用也不变形损伤，这是许多热塑性塑料所没有的优良性能。热变形温度为90-105。聚丙烯的主要缺点是耐蠕变性较差，随结晶度及相对分子质量提高，蠕变程度较低。聚丙烯在光、热和空气中的氧（或臭氧）作用下易老化，尤其是大分子链中叔碳原子处易被氧化降解，光和热的作用在于引发氧化降解反应。加入稳定剂可抑止氧化、光化降解的连锁反应。加入抗氧剂和紫外线吸收剂通过协同效应提高耐老化性。61.2.2聚丙烯的成核结晶原理聚丙烯成核方式分为均相成核和异相成核，
16、均相成核是指处于无定形状态的聚丙烯熔体由于温度的变化产生热涨落而自发形成晶核的成核过程，体系各部分成核几率相同，该成核方式获得的晶核数量少、结晶速度慢、球晶尺寸大、结晶率低、制品的加工与应用性能较差。聚丙烯异相成核则是聚丙烯熔体中存在如成核剂等“固相杂质”或未被破坏的聚丙烯晶核，通过其表面吸附聚丙烯分子形成晶核的成核方式，异相成核能够提供更多的晶核，在球晶生长速度不变的情况下加快结晶速度、降低球晶尺寸、提高制品的结晶度和结晶温度。这些结晶参数的改变将赋予聚丙烯材料许多新性能，因此异相成核是聚丙烯结晶改性的理论基础。聚合物结晶过程包括成核和生长两个阶段，PP 与其它结晶聚合物一样，其结晶过程也分
17、为成核和晶体生长两个阶段。在成核阶段包括一次成核和二次成核，一次球晶成核决定着球晶的平均大小、尺寸分布和球晶结构的缺陷，而二次成核有利于晶体生长的引发，则该步骤为晶体生长的控制步骤。对于 PP 的结晶过程，主要受 PP 自身结构、晶核的存在和 PP 的熔融温度 Tm与玻璃化温度 Tg之间的温差范围影响。PP 自身主链的对称结构有利于结晶，相对分子质量较低时增加了大分子的柔顺性也有利于结晶，但是链支化或大侧链的存在对结晶不利。均相成核相对于异相成核一般结晶速率慢晶粒大结晶度小，物理机械性能差，而异相成核借助成核剂或其它杂质作为晶核来实现成核过程，提高了结晶速度，晶粒分布均匀且结晶尺寸细化增大了结
18、晶度。71.3 成核剂 作为聚丙烯高性能的成核剂必须具备的条件是：（1）成核剂应可以被聚合物润湿或吸附),（2）成核剂应溶于聚合物,（3）成核剂的熔点应高于相应的聚合物),（4）成核剂应能够以细微的方式（110m）均匀分散于聚合物熔体中。在聚丙烯的结晶温度下为微晶体，可成为聚丙烯结晶的外加晶核，成核剂晶粒的晶面有快速吸收聚丙烯链段并很快形成晶核的能力。即要求成核剂与聚丙烯的相容性好，熔点高，促进晶核形成的能力强。PP成核剂的种类很多，按照PP结晶形态可分为成核剂和成核剂。成核剂研究的历史较短，是PP成核剂开发的新领域;通常所说的成核剂是指成核剂。聚丙烯成核剂从化学结构上可分为无机类与有机类。有
19、机类为磷酸金属盐、羧酸金属盐和山梨醇衍生物及高分子类型等；无机类为各种填料、研究与应用得最多的是滑石粉、云母等。81.3.1成核剂种类晶型成核剂通过改变聚丙烯的结晶行为都能程度不同地提高聚丙烯的刚性、拉伸强度、热变形温度、透明性和表面光泽等，不同结构的品种在结晶改性中所表现出来的效果并不完全一致。从应用角度出发，晶型成核剂可以分为通用型、透明型和增刚型三种。 通用型成核剂：该类成核剂通常是价格低廉的无机填料诸如滑石粉、炭黑、SiO2、CaCO3等，无机填料主要在颗粒大小、表面性能和分散程度三方面影响PP性能。近年来，纳米技术的出现为该类成核剂在聚丙烯增韧、增强性能方面作出贡献，但加入经表面处理
20、的纳米级颗粒会出现结块现象，导致材料的韧性下降，如何解决纳米级颗粒团聚非常关键。目前，国内有关该类成核剂的研究主要侧重于填料在PP中的分散程度及其影响因素等方面，从而拓展了该类成核剂的研究范围。 透明型成核剂：透明型成核剂俗称增透剂。该类成核剂能有效地降低聚丙烯的雾度，提高透光率，显著改善聚丙烯的理化性能，代表产品是二苄叉山梨醇及其衍生物。增刚型成核剂：增刚型成核剂俗称增刚剂，包括芳基磷酸酯(盐)类和羧基及其金属盐类。它在显著提高聚丙烯透明性的同时，也能明显改善其耐热性和刚性。聚丙烯成核剂有羧酸系列、山梨醇系列、磷酸酯系列和有机磷酸盐类，目前广泛应用的是山梨醇系列成核剂。第一代山梨醇成核剂以新
21、日本化学品公司的Gel Alld和美国Milliken化学品公司生产的Millad 3905为代表9，该DBS类成核剂无异味，可改善制品透明度，对感官没有刺激，但析出污垢对厚壁透明制品不利。第二代透明成核剂针对第一代透明剂的缺点而开发，以Millad 3940、EC化学品公司的EC-4和三井东亚公司的NC-4为代表10，该MDBS类成核剂增透性进一步改善，但略带气味。而第三代以Millad公司的Millad 3988为代表，原料为3，4-二甲基苯甲醛，没有气味，对PP的增透增亮效果显著。国内的成核剂生产主要集中在山梨醇类，以山西省化工研究开发的二苄叉山梨醇类TM系列和兰州化学工业公司开发的山梨
22、醇DBS类成核剂为主。11聚丙烯结晶改性最突出的特征是使材料的抗冲击性和提高热变形温度这一对矛盾体得到有机统一，这在聚丙烯的工程化改性方面具有非常重要的意义。聚丙烯晶型成核剂的开发远不如晶型成核剂，工业化产品较少，现在国内也加快了研究和开发速度。继日本理化公司之后，山西省化工研究所和南京工业大学相继研制出晶型成核剂，而且山西省化工研究所研究开发的TMB系列晶型成核剂已经面市，经中国科学院化学所和国内许多科研、应用单位测试评价，认为热稳定性好，易分散，无着色污染，TMB系列的晶型转化率分别为95%以上，这一系列产品的开发对推动我国聚丙烯结晶改性技术的发展具有积极的作用。121.3.2 成核剂对聚
23、丙烯形态与力学性能的影响成核PP结晶速率加快，从而导致其形态与性能的改变、表面结晶速率不同、 表面形成与内部结构不同的皮层结构。成核剂影响品聚丙烯结晶和皮层的形成， 导致了高的结晶度、取向和皮层厚度。不同类型的成核剂会使PP形成不同的晶型， 如晶成核剂使PP形成晶，使其具有较高的冲击性能。Fujiyama等人13研究了滑石粉成核PP的结晶形态，观察到MFR增加，结晶度提高；但皮层厚度(ds)降低，当MFR大于9后变化不大。加工条件(尤其加工温度)对这一形态有强烈的影响。料筒温度升高，皮层厚度降低。成核的聚丙烯具有较厚的皮层结构。成核增加皮层厚度。皮层增厚使PP得到增强，可得较高的刚性PP。 然
24、而不同成核剂形成皮层厚度有所不同。Fujiyama等人研究了含量0.5的碳酸钙(CaC03)，滑石粉(TC)，对叔二丁基苯甲酸(BA)，对二甲基苯亚甲基山梨醉(GA)和MDBS成核聚丙烯注射样品的结构与性能的关系。成核剂的加入，弯曲模量、弯曲强度、热形变温度、硬度、结晶取向度和收缩率提高；冲击强度下降。在偏光显微镜中，聚丙烯Cac03，聚丙烯Tc表现出明显的核壳结构，且壳层厚度随料筒温度上升而减小。而聚丙烯BA和聚丙烯GA样品中 双察不到皮层的存在，几乎表现为无机成核剂成核PP有助于皮层厚度增加，而有机成核剂这一作用不明显。0uedemi等人14研究了成核PP形态对其断裂韧性的影响。球晶大小一
25、样时，结晶度提高，断裂韧性下降。结晶度相同时，球晶尺寸增加，断裂韧性降低。但断裂韧性降低不仅是球晶大小的影响，其他因素也有影响。成核剂加入使PP形成微小球晶结构，但有助于裂纹扩展，当裂纹诱发后材料易于断裂，因此韧性下降。这一材料行为主要由于成核剂存在引起PP的结晶温度的提高，而不是球晶尺寸改变的影响。形态是决定断裂韧性和断裂行为的主要因素。表征聚合物断裂行为必须了解其结构与形态以及形态改变在形变和断裂过程的作用。在PP中随球晶尺寸改变而出现最大值。通过改变过冷度和降温速率不仅影响球晶大小，而且，其他参数(结晶度、晶片厚度、片晶形态和带链密度等)也受影响。MDBS成核PP具有高的结晶度(59，P
26、P的为45)。退火使结晶度低的PP有更大的提高，但结晶度高、韧性降低。虽然成核PP球晶小，结晶温度提高18(10min)，但在成核PP中一旦裂纹诱发，扩展较快，韧性降低。不同成核剂对PP形成晶型也有影响。因此，也可把PP成核剂分成和晶型成核剂，晶型不同，它们力学性能也不同。Sterzynski研究了两种工业染料：尺寸为1.406*0.52nm的五个稠环平面分子构成反式喹盯染料(PV_E3B)和二甲基喹叮(PNE01)。5l0-3E3B形成最多的-PP，用量过多或过少-PP都明显减少。E01/PP成核PP中无-PP，E01/PP单熔融峰，而E3B/PP在148有熔融峰，在167有晶的熔融峰。随成
27、核剂用量增加，弹性模量提高：晶的模量比晶的高；晶含量高，模量低。15和晶的力学和热学性能差异在于结晶结构和球晶形态。球晶为简单径向生长片晶组成，球晶较为复杂。除了径向外，切向生长片晶也存在，不同片晶组织是密度(在球晶中径向和切向片晶堆积密度较高)和双折射上的差异的根源。晶韧性高归结于易于形变，冲击时相转变为相对韧性提高有贡献。成核剂的加入使PP由均相成核变为异相成核，而异相成核所提供的晶核数增多，球晶由晶核开始以相同的生长速率同时向空间各个方向放射生长。因此，随成核剂用量的增加，样品中球晶数目增多，球晶尺寸变小；当成核剂用量为0.4%时，有效晶核过多，已没有空间容纳呈放射状生长的球晶，故此时只
28、形成了一些细晶粒。ZC-2型成核剂能够加速PP的结晶，因此随成核剂用量的增加，PP球晶尺寸明显减小，且结晶度明显递增；成核剂可以明显提高PP的透光率，并可提高PP的刚性和拉伸强度。但由于PP结晶度的增加，成为导致其冲击性能较明显减弱的主要原因， 特别是当成核剂用量为0.4%时，其冲击强度比纯PP降低了54.6%。161.4 本课题的研究内容1.4.1研究内容本课题研究不同含量的成核剂对pp制品的力学性能及结晶性能的影响。具体包括：(1) 试验样品的制备(2) 力学性能测试 (3) 偏光显微镜观察及DSC曲线的分析太少第二章 实验与测试方法2.1研究路线和研究工艺2.1.1 研究路线1.分组：本
29、课题研究不同含量成核剂对PP结晶性能和力学性能的影响，可以以成核剂的含量来进行分组，从纯PP至含1%成核剂PP依次分成五组。2.开炼机混炼：混炼时的辊距调成0.5，前辊温度180，后辊温度170，等PP熔融后添加0.2%的抗氧剂和不同组份的成核剂。混炼均匀后准备压制样条。3.压制样条：清理模板，喷涂脱模剂，再将制备的PP样品均匀覆盖在模板上，将模板放在压缩机上压成样条。温度为上板180，下板170，保温时间15min。4.测试性能：使用差示扫描量热仪，偏光显微镜等仪器观察不同含量的成核剂对PP结晶形态和力学性能的影响。2.1.2 PP加工工艺称量混炼制样干燥力学性能分析DSC测试偏光显微镜观察
30、2.2 实验材料 聚丙烯（PP），PPH-T03，中国石油化工股份有限公司武汉分公司二苯亚甲基山梨醇成核剂，BT-9802市售；天津市徳盈科技发展有限公司抗氧剂，1010，市售。高效脱模剂，XL-108，东莞市协力化工有限公司有限公司2.3 实验仪器仪器设备名称设备型号仪器设备生产公司电子天平FA2104N上海名桥精密光学仪器有限公司双滚筒混合开炼机BL-6175-B市售压膜机HX100武汉华中科技大学热加工工程研究所MZ-3012平板硫化机XLB-D350X350X2江都市明珠试验有限公司电子万能试验机CMT4204深圳市新三思材料检测有限公司塑料摆锤冲击试验机ZBC1251-2深圳市新三思
31、材料检测有限公司差式扫描量热仪Q-200美国TA仪器公司偏光显微镜XPR-300C上海蔡康光学仪器有限公司温度程序控制仪KEL-XMT-3100上海蔡康光学仪器有限公司Vacuum OvenDFA-7000MTI CORPORATIONForced Convection OvenFCD SeriesMTI CORPORATION表2.2 实验所使用的仪器设备放在表的上面2.4透明聚丙烯的制备2.4.1原料配方的确定利用成核剂改性聚丙烯时，原材料配方按照质量分数比例称取，见表 2.1，其中样品 P0、PA1、PA2、PA3 和 PA4 中成核剂质量百分含量分别为 0%、0.2%、0.4%、0.6
32、%和 0.8%。抗氧剂含量为0.2%。样品名PP/%成核剂/%抗氧剂 1010/%P010000.2PA199.80.20.2PA299.60.40.2PA399.40.60.2PA499.20.80.2表2.1 样品配方字体大小要一致2.4.3 开练混炼及制样2.4.2.1 开炼机混炼工作原理开炼机混炼的工作原理是利用两个平行排列的中空辊筒，以不同的线速度相对回转，加胶包辊后，在辊距上方留有一定量的堆积胶，堆积胶拥挤、绉塞产生许多缝隙，配合剂颗粒进入到缝隙中，被橡胶包住，形成配合剂团块，随胶料一起通过辊距时，由于辊筒线速度不同产生速度梯度，形成剪切力，橡胶分子链在剪切力的作用下被拉伸，产生弹
33、性变形，同时配合剂团块也会受到剪切力作用而破碎成小团块，胶料通过辊距后，由于流道变宽，被拉伸的橡胶分子链恢复卷曲状态，将破碎的配合剂团块包住，使配合剂团块稳定在破碎的状态，配合剂团块变小。胶料再次通过辊距时，配合剂团块进一步减小，胶料多次通过辊距后，配合剂在胶料中逐渐分散开来。采取左右割刀、薄通、打三角包等翻胶操作，配合剂在胶料中进一步分布均匀，从而制得配合剂分散均匀并达一定分散度的混炼胶10。图2.1 胶料混炼过程图2.4.2.2 混炼过程1、根据实验配方，准确称量PP、成核剂和抗氧剂的量，观察PP和各种添加剂的颜色与形态；2、检查开炼机辊筒及接料盘上有无杂物，如有先清除杂物；3、开动机器，
34、检查设备运转是否正常；4、将辊距调至规定大小（根据炼胶量确定），调整并固定挡胶板的位置；5、将塑炼好的生胶沿辊筒的一侧放入开炼机辊缝中，采用捣胶、打卷、打三角包等方法使胶均匀连续的包于前辊，在辊距上方留适量的堆积胶，经过23分钟的滚压、翻炼，形成光滑无隙的包辊胶；6、按下列加料顺序依次沿辊筒轴线方向均匀加入各种配合剂，每次加料后，待其全部吃进去后，左右3/4割刀各两次，两次割刀间隔20秒钟；加料顺序：pp抗氧剂成核剂7、割断并取下胶料，将辊距调整到0.7mm，加入胶料薄通，并打三角包，薄通5遍；8、按试样要求，将胶料压成所需厚度，下片称量质量并放置于平整、干燥的存胶板上(记好压延方向、配方编号
35、)待用。9、关机，清洗机台。 2.4.3 PP混料的模压将混合料在平板硫化机上成型，模框的大小是外框250x250lmm3，型腔150x 1501mm3，模压压力为25Mpa，预热时间5min，保压时间10min，室温保压15min，温度为195。2.5性能测试2.5.1 拉伸性能测试本课题按GB1040-92拉伸性能测试标准，采用深圳新三思材料检测有限公司生产的CMT-6104型微机控制电子万能实验机对上述的所有样品进行拉伸性能测试。通过拉伸实验得到杨氏模量、拉伸强度、断裂强度、屈服应变和断裂伸长率。拉伸性能测试试样为哑铃型标准样条，其长、宽、厚度分别为150mm10mm4mm，拉伸性能测试
36、时拉伸速度为50mm/min，测试温度为室温。但当测试杨氏模量时，将引伸计固定在样条上，拉伸速度为1mm/min。2.5.2 弯曲性能测试弯曲性能按GB/T 93412000测试，采用深圳新三思材料检测有限公司生产的CMT-6104型微机控制电子万能实验机对上述的所有样品进行弯曲性能测试。2.5.3 冲击性能测试本文按GB/T1043-93冲击性能测试标准，采用高铁检测仪器有限公司生产的GT-7045-MDL型高铁数字冲击试验机对各类样品进行简支梁冲击性能测试。利用冲击试验机对塑料试样施加冲击负荷使试样破坏，而试样破坏时单位面积所吸收的能量则用来表征材料的抗冲击韧性，即采用冲击强度来表征试样的
37、抗冲击韧性。冲击试样为V型缺口的样条，缺口深度为2mm，样条的长、宽、厚尺寸为80104mm。由于聚丙烯低温下表现为脆性，所选择摆锤的冲击能量为1J。2.5.4 差示扫描量热法（DSC）测试差示扫描量热法常用于聚合物材料的热性能的测试分析，在程控温度的条件下，测量输入到试样和参比物的功率差与温度的关系，而差示扫描量热仪记录到的样品吸热或放热-温度曲线为DSC曲线。样品吸热或放热的速率即以热流率dH/dt为纵坐标，温度T或时间t为横坐标，可以测定多种热力学和动力学参数，如比热容、反应热、转变热、相图、反应速率、聚合物的结晶度和结晶速率等。本文利用差示扫描量热法测定了成核 PP 的结晶温度和熔融温
38、度，并计算了结晶度。测试仪器为 NATZSCH 公司生产的 200-F3 型 DSC 测试仪，测试过程为：分别在冲击样条中心部位取样，称取 5mg 置于坩埚中，以 10/min 的升温速度从室温升到 220，然后再以 10/min 的速度降至室温，以消除热历史，再以相同的升温速度从室温升至220。2.5.5 偏光显微镜观察球晶（PLM）结晶聚合物的球晶因为具有双折射现象，在偏光显微镜下可以看到马耳他黑十字消光图案，黑十字的两臂分别平行于两偏振轴的方向，除了偏振片的振动方向外，其余部分就出现了因折射而产生的光亮。用上海立光精密仪器有限公司生产的 XP-203 型透射偏光显微镜来观察聚丙烯样品的结
39、晶形态，包括聚丙烯的 球晶、 球晶和 PP/POE 共混结晶的形态。PLM 测试过程为：将注塑样条中心部位取的样置于预先加热到 200的电热板上，熔融后迅速转移到120的热台，恒温结晶 30min 后，用偏光显微镜观察样品的晶态并拍照。第三章 实验结果与分析添加3.1拉伸与弯曲性能我们分别对不同成核剂含量的PP制品的拉伸和弯曲性能进行测试，测试数据如表3.1和表3.2更改所示，并根据数据做出曲线图，如图3.1和3.2所示。添加样品名拉伸强度/MPa拉伸弹性模量/MPa断裂伸长率/%断裂强度/MpaP0 34.7129830.128.0PA135.8133029.635.8PA236.91365
40、24.836.6PA337.0142421.137.2PA438.1147020.437.8表 3.1 样品 P0、PA1、PA2、PA3 和 PA4 的拉伸性能图3.1 样品P0、PA1、PA2、PA3 和 PA4 的拉伸性能样品名弯曲强度/Mpa弯曲模量/Mpa规定挠度时弯曲应力/fcP021.254628.03PA126.779830.35PA226.984235.99PA326.783631.25PA426.881230.52表3.2 样品 P0、PA1、PA2、PA3 和 PA4 的弯曲性能图3.2 样品 P0、PA1、PA2、PA3 和 PA4 的弯曲性能从表3.1可以看出,随着3
41、什么意思成核剂质量分数的增加，PP的拉伸强度和拉伸弹性模量始终呈上升趋势；当质量分数达到0.8%时，拉伸强度达到38.1Mpa，拉伸模量高达1470 Mpa，断裂伸长率B随着成核剂含量增加却呈逐渐减小的趋势，减小到20.4%。断裂强度B增大到 36.6Mpa。从表3.2可以看出，成核剂的加入，PP的弯曲强度、弯曲模量和弯曲应力有了大幅度提高。成核剂的加入有利于球晶的细化,球晶细化的直接结果是结晶粒度分布更均匀,更微细,消除了拉伸过程中由于晶粒分布不均匀而导致的应力集中,同时结晶度也增大,删除因此韧性材料抵抗外力的强度增加。3.2 冲击性能我们分别对不同成核剂含量的PP制品的冲击性能进行测试，如
42、下表数据呢？所示：与前面图一致图3.3不同成核剂的冲击性能从图3.1可以看出，成核剂质量分数低于0.4%时, 随着成核剂含量的增加，冲击强度增大，添加也导致这是因为成核剂的加入导致球晶细微化，球晶尺寸的减小，从而使得球晶边界的尺寸降低减少，而球晶边界尺寸的减小减少又可阻止断裂过程中裂纹沿晶面的开裂，即阻止了应力集中现象的发生，添加从而提高样品的冲击强度；这时球晶细化使冲击强度的增大占主导地位,因此冲击强度增加;质量分数高于0.4%时,随着成核剂的加入，聚丙烯冲击强度的降低与样品结晶度增加和球晶尺寸变化有关。因为结晶度增加，使得分子链的有序排列成分增大，而无序排列的分子链相对较少，聚合物材料的冲
43、击韧性由于无序排列相互缠结的分子链的存在而增加的，所以材料在冲击过程中，非晶部分减少，裂纹扩展容易，冲击过程吸收能量减少，则冲击强度降低。173.3 差示扫描量热法（DSC）我们对不同成核剂含量的PP样品进行DSC分析，得到的曲线图如下图所示：字号不对图 3.4 样品熔融的 DSC 曲线图3.4为不同成核剂含量聚丙烯样品的熔融吸热DSC曲线图；反映了其熔融和结晶特性。图3.23.4反映了各样品吸热熔融过程，曲线在达到熔融温度时均表现为一吸热熔融峰。不同含量成核剂的PP样品的熔融温度有所不同，且随着成核剂含量的增加，样品的熔融温度略向高温漂移。熔融起始点与终止点之间的峰宽也有所不同，随着成核剂含
44、量的增加而逐渐变窄，则DSC曲线熔融峰变得尖锐18删除。由此可看出随着成核剂的添加，PP晶核细化，结晶度逐渐增加。通过DSC测定得到各样品的结晶度结晶行为数据如表3.3所示。从表3.3可以看出，随着成核剂用量的增加，样品的熔融温度Tm有所升高，但熔融温度的起始点和终止点分别略有上升和下降，熔融峰宽度 Wm总体上趋于降低，说明成核剂含量越高，样品中晶体融化速率越快，则其晶体尺寸越小，而且样品的结晶度Xc随成核剂用量的增加逐渐增大，说明成核剂的加入将对样品的力学性能产生影响，与前面的力学性能结果一致添加。19删除样品Tm/Tmon /Tmen/Wm/H/(J/g)Xc/%P0162.8153.91
45、70.417.0103.849.8PA1163.4154.4170.316.8105.950.8PA2163.6154.9169.815.5110.052.7PA3164.7156.3169.914.6117.656.5PA4165.4155.9169.813.0122.660.8表3.3 样品的熔融温度和结晶度3.4 偏光显微镜观察我们分别对不同成核剂含量的PP制品，用偏光显微镜观察晶体形态，如下图图3.5所示： P0 PA1 PA2 PA3 PA4图 3.43.5 样品 P0、PA1、PA2、PA3 和 PA4 球晶形态的偏光显微照片从图3.1可以看出，纯PP样品P0的结晶形态是较大的球晶结构，呈现多个球晶挤压形成的多边形，删除。加入成核剂后样品的球晶尺寸明显减小，且随成核剂的增加，样品 PA1、PA2、PA3和 PA4 的球晶尺寸逐渐减小，球晶间的边界变模糊。当成核剂加入量为 0.4%时，样品PA2 晶体形态呈现小晶粒状态。因为成核剂的加入使 PP 的成核方式由均相成核变为异相成核，而异相成核所提供的晶核数增多，球晶由晶核开始以相同的生长速率同时向空间各个方向放射生
