论文总字数：21223字

摘 要

聚丙烯作为一种具有优良的力学性能和广泛用途材料，其具有广泛的应用前景。但同时聚丙烯存在一些缺陷如：熔点较低，收缩率较大，低温脆性，不耐老化等缺点，从而制约了它在更广的领域的应用。而成核剂的加入改性可以有效的改善聚丙烯的这些情况。

本文主要研究β成核剂改性等规聚丙烯的结晶性能的影响。通过总结了解了聚丙烯的相关机理，可以借助示差扫描量热仪（DSC），偏光显微镜（PLM）和力学性能测试实验来了解改性后聚丙烯的结晶和力学性能的变化。最后通过实验得出的数据分析讨论β成核剂对聚丙烯材料结晶、力学性能的影响。由研究得知聚丙烯经过β成核剂改性后，其结晶度提高、球晶尺寸变小和力学性能更为优良。

关键词：全同立构 聚丙烯 结晶 成核剂 力学性能

The study of crystallization behavior of β nucleating agent modified polypropylene

Abstract

As having excellent mechanical properties and extensive use of the material, polypropylene has a wide range of applications. But there are some defects such as: a lower melting point, larger shrinkage, low temperature brittleness, intolerance and aging shortcomings, thus restricting the application of polypropylene in broader fields. Adding the nucleation agent to modify polypropylene can effectively improve its situation.

This article mainly study the effects of β nucleation agent crystalline modify isotactic polypropylene. Understanding and summing the mechanism of polypropylene, we can make use of differential scanning calorimetry (DSC), polarized light microscopy (PLM) and Mechanical testing to measure the mechanical experiments to understand the changes of crystallization and mechanical properties when nucleation agent modified the polypropylene. Finally, discuss and analysis the experimental data obtained the impact of β nucleating agent for crystallization and the mechanical properties of polypropylene material. After the research we can know that the crystallinity increased, spherulite size became small and mechanical properties change more excellent after β nucleating agent modified polypropylene.

Keywords: Isotactic; polypropylene; Crystallization; Nucleating agents; Mechanical properties

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1 聚丙烯的简介 1

1.2 聚丙烯的发展现状 1

1.3 聚丙烯的物理化学性能 2

1.3.1 物理化学性能 2

1.3.2 力学性能 2

1.3.3 加工性能 2

1.3.4 电性能 3

1.3.5 热性能 3

1.3.6 环境性能 3

1.4 聚丙烯的结构类型 4

1.5 聚丙烯的改性方法 5

1.5.1 化学改性 5

1.5.2 物理改性 6

1.6 成核剂 7

1.6.1 成核剂的简介 7

1.6.2 成核剂的分类 8

1.6.3 成核剂的作用机理 11

1.6.4 成核剂的发展过程 12

1.7 聚丙烯的成核机理 12

1.8 聚丙烯改性的意义和发展前景 13

1.9 β成核剂改性聚丙烯的研究与目的 13

第二章 实验材料与仪器 14

2.1 实验主要原料 14

2.2 实验主要仪器与设备 14

2.3 实验试样制备 14

2.3.1 DSC实验试样制备 14

2.3.2 偏光显微镜试样制备 15

2.3.3 力学性能测试试样制备 15

2.4 实验研究方法 15

第三章 结果与讨论 16

3.1 试样性能测试 16

3.1.1 示差扫描量热分析（DSC） 16

3.1.2 偏光显微镜（PLM）观察 18

3.1.3 力学性能测试 19

3.2 实验结论 20

第四章 总结 21

参考文献 22

致 谢 24

第一章 绪论

1.1 聚丙烯的简介

聚丙烯，英文名称为polyprolene（PP），具有很多优良的性能，由丙烯聚合而成的一种热塑性树脂，其在五大通用塑料中其应用和产量仅比聚乙烯少，它同时又具有很多相对于聚乙烯更为优良的特性。聚丙烯（PP）有α晶、β晶、γ晶、δ晶和拟六方态五种晶型，常规加工条件下，聚丙烯主要以α晶的形式存在，同时伴有少量的β晶。聚丙烯作为一种极性的塑料，具有良好的化学稳定性、很高的结晶度、易于加工和生产成本较低等特性，所以在家用电器、日常包装材料、汽车工业等领域有着广泛的应用^[1,3]。其在如注塑、薄膜、纤维等应用中也具有很大的用途。然而，同时聚丙烯也存在一些缺点，比如：收缩率较大，熔点较低，低温脆性，不易染色，不耐老化，与其他极性的聚合物和无机填料的相容性差等缺点，这在某些程度上制约了其作为工程塑料的应用，此时需要通过改性聚丙烯来拓宽其应用的范围^[2-6]，从而满足不同的需求。聚丙烯的改性方法有很多，物理化学方法，还有α、β、γ成核剂的添加来改变聚丙烯的性能，以使其有更为广泛的使用范围。聚丙烯的α成核剂改性使获得更多良好的物理机械性能。而聚丙烯的β晶型成核剂改性使其拉伸时更容易，热变形温度变得更高，特别是韧性的加强幅度是最大的，所以用β成核剂来改性聚丙烯结晶性能的研究已经成为目前热门的研究课题^[1-8]。

1.2 聚丙烯的发展现状

在中国聚丙烯工业发展较晚，但其发展速度很快，未来随着强大的市场需求的增大，聚丙烯发展行业将走向新的方向。2002年的年产能400万吨/年增加到2013年的1500万吨/年，消费量以每年平均约17.59%的速度在增长，依存进口的程度呈下降趋势。

注塑、薄膜、编制、纤维、PP-R管材是聚丙烯主要的五大应用领域，其中编制产品是我国PP消费量最大的产品。我国聚丙烯生产装置数量也很多，但其中很大一部分是规模小，耗能高，竞争力相对较差的小装置。而且，PP高端市场在国内的缺位，市场需求和产品结构存在较大差距，所以外资企业仍然占领我国高性能聚丙烯产品市场。并且北方的聚丙烯装置占了大多数，但是南方才是主要的消费市场，运输成本增加了很多，企业的竞争力降低了很多^[6,7]。

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