聚丙烯/聚苯乙烯及弹性体反应挤出制备纳米共混物的结构与性能研究

摘要

聚丙烯/聚苯乙烯(PP/PS)是典型不相容聚合物共混体系。在聚丙烯中加入PS可以提高PP的强度，但是由于PS与PP界面相容性较差，PS会导致共混物韧性的下降。本文利用反应挤出的方法制备了高度相容的PP/PS共混物，并制备了相同共混比的简单共混PP/PS共混物与之对比。所得到的主要成果如下：
　　本实验采用过氧化二异丙苯(DCP)和过氧化苯甲酰(BPO)作为 PP/苯乙烯单体(St)反应挤出的引发剂，通过对不同含量引发剂扭矩曲线的对比，得出DCP的最佳用量为1.5%。对挤出产物经乙酸乙酯抽提处理后进行红外表征，证明反应挤出过程中St接枝在PP分子链上，形成了聚苯乙烯接枝聚丙烯(PP-g-PS)接枝物。接枝率的计算证明随着St含量的上升，接枝率也上升，最高可达90%以上。
　　利用电子扫描电镜(SEM)观察了PP/PS共混物的微观断面，结果表明反应挤出共混物的微观形貌更均匀，粒径分析显示反应挤出共混物的分散相 PS粒径仅为80.23 nm，可以被称为纳米共混物。对共混物的力学性能表征发现，PP/PS共混物的拉伸强度和弯曲模量随着共混物中 PS含量的增加而上升，断裂伸长率和冲击强度随着 PS含量上升而下降。而反应挤出 PP/PS共混物的综合力学性能均优于简单共混 PP/PS共混物，尤其是断裂伸长率，在PS含量小于15%时，反应挤出PP/PS共混物的断裂伸长率可高达400%以上，与纯PP无异。
　　利用哈克毛细管流变仪对PP/PS共混物的流变性能进行表征，证明反应挤出共混物中的PP-g-PS改变了其流变行为，提高了其粘流活化能，使共混物分子链之间相互作用力更强，共混物剪切粘度更大，对温度的依赖性下降。
　　对反应挤出PP/PS共混物的结晶性能进行X射线衍射(XRD)及差热分析(DSC)分析发现，反应挤出共混物中的PP-g-PS可以起到异相成核的作用，提高了PP的结晶温度，并诱导PP形成了β型晶的生成。
　　在 PP/PS二元共混物的基础上加入乙烯-辛烯共聚物弹性体(POE)可以改善共混物的断裂伸长率和冲击强度，但是会造成拉伸强度和弯曲模量的下降。通过扫描电镜观察发现，反应挤出共混物中 POE的粒径大大减小，因此其拥有更好的机械性能。利用动态热机械分析(DMA)表征发现，反应挤出共混物中出现了较宽的低温损耗峰，且PP与PS的玻璃化转变峰相互靠近，表明各相之间拥有更好的相容性。

目录

声明

第一章 文献综述

1.1引言

1.2聚丙烯的简介

1.3聚丙烯的改性研究

1.4聚丙烯/聚苯乙烯研究进展

1.5聚合物的反应挤出与原位增容

1.6聚丙烯的弹性体增韧

1.7研究意义

1.8研究内容

第二章 反应挤出PP/PS共混体系引发剂种类及浓度的选择

2.1引言

2.2实验原料及样品制备

2.3实验仪器及性能测试

2.4结果与讨论

2.5本章小结

第三章 反应挤出PP/PS二元共混物的性能研究

3.1引言

3.2样品及试样制备

3.3性能测试及测试标准

3.4反应挤出PP/PS共混物的微观形貌分析

3.5反应挤出PP/PS共混物的力学性能研究

3.6反应挤出PP/PS共混物的流变性能

3.7反应挤出PP/PS 共混物的结晶与热性能

3.8本章小结

第四章 反应挤出PP/PS/POE三元共混体系的性能研究

4.1引言

4.2实验部分

4.3反应挤出PP/PS/POE共混物的微观形貌分析

4.4反应挤出PP/PS/POE共混物的力学性能

4.5反应挤出PP/PS/POE共混物的流变性能

4.6反应挤出PP/PS/POE共混物的动态力学性能

4.7反应挤出PP/PS/POE共混物的结晶与热性能

4.8本章小结

第五章 全文总结

参考文献

硕士攻读期间已发表论文

致谢