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本论文主要围绕无规共聚聚丙烯材料的力学性能特点,采用弹性体及高效稀土β成核剂为改性助剂使用物理共混的方法,改善无规共聚聚丙烯低温脆性的缺点,考察了材料宏观力学性能及微观结晶形态变化等,另外描述了降温速率对于无规共聚聚丙烯材料的宏观性能及材料微观形态的影响。
弹性体可有效改善无规共聚聚丙烯(PP-R)的低温韧性,降低PP-R的脆韧转变温度,但体系的刚性也会由于弹性体的加入而降低。相对于PB、EVA,SEBS和POE对于材料的低温韧性改善效果最为显著,当POE和SEBS的添加量为10%时,材料的脆韧转变温度(BDTT)相对于未改性前的均降低了近10℃左右,同时,两体系的屈服强度和弯曲模量也明显下降。WBGⅡ是一种高效的新型稀土类聚丙烯β晶成核剂,当添加量为0.12%时,PP-R的力学性能达到最值,冲击韧性得到大幅度提高,更低温时WBGⅡ对于PP-R的增韧效果并不明显,因而此类成核剂对于改性PP-R的脆韧转变温度的改善并不明显,但体系的拉伸屈服强度、弯曲性能等下降较少。
如何能够使PP-R综合弹性体和β成核剂两种改性剂的优势,得到具有较好综合性能的无规共聚聚丙烯材料?当同时添加弹性体与β成核剂对PP-R改性时发现弹性体与β成核剂存在协同作用,β成核剂含量为0.08%时,β成核剂与弹性体对于PP-R的协同增韧效果最为显著;POE的存在阻碍了β-α晶之间的转化,这也是提高PP-R改性体系冲击韧性的原因之一,但SEBS的存在对于β-α晶之间的转化并没有明显的规律。
以降温速率为单一考察条件,对比不同降温速率下弹性体与β成核剂改性PP-R材料的低温冲击性能及其他力学性能的变化,结果显示,未改性的PP-R体系随着降温速率的减慢,其抗冲击性能是增加的,添加改性助剂的体系在快速降温的条件下,其力学冲击性能达到最佳。DSC和WAXD测试研究发现,在慢速降温的条件下,β成核剂改性体系的β晶含量逐渐减少,而γ晶含量则是增加的,说明在PP-R体系中,β成核剂的成核作用于与乙烯共聚单体所诱发γ晶的能力形成竞争。