聚丙烯(PP)是一種用途**廣泛的熱塑性聚合物，具有高的性價(jià)比、**的耐熱耐化學(xué)性、加工特性好等特點(diǎn)。但是，由于其自身較差的結(jié)晶行為和力學(xué)性能，PP的應(yīng)用受到了很大的限制。添加成核劑是一種**簡單**的方法，通過成核劑來調(diào)控PP的結(jié)晶行為和結(jié)晶形態(tài)，從而改善PP性能，高性能化PP制品。一般情況下，聚丙烯成核劑可以分為無機(jī)物、有機(jī)物類和聚合物類。其中，無機(jī)粒子一直被廣泛研究用來調(diào)控PP的結(jié)晶，如碳納米管(CNTs)、石墨烯、氧化鋁、層狀雙金屬氫氧化物(LDH)等。

聚合物與添加劑表面之間的相互作用可以降低聚合物成核結(jié)晶的勢能。此外由于CH-π的相互作用能促進(jìn)聚合物鏈段的排列，從而**促進(jìn)聚合物的成核結(jié)晶。一種羧酸-鋁氧烷可以作為PP的**成核劑，認(rèn)為結(jié)構(gòu)中的V形苯環(huán)空缺可能和PP鏈段有著CH-π的相互作用，從而降低了PP成核結(jié)晶的能壘。對氧化鋁納米顆粒表面進(jìn)行改性，設(shè)計(jì)合成了表面苯甲酸改性的納米顆粒，并與直鏈烷基和環(huán)烷基羧酸改性的納米顆粒進(jìn)行比較。探究了改性顆粒表面基團(tuán)結(jié)構(gòu)和基團(tuán)接枝量對PP結(jié)晶性能和力學(xué)性能的影響，為改性無機(jī)粒子用作PP成核劑的設(shè)計(jì)提供了理論借鑒。

（1）氧化鋁納米顆粒表面通過與不同有機(jī)結(jié)構(gòu)的羧酸反應(yīng)，接枝了不同結(jié)構(gòu)的有機(jī)基團(tuán)。將改性氧化鋁納米顆粒加入到PP中，發(fā)現(xiàn)苯環(huán)結(jié)構(gòu)改性的納米顆粒BA-Al2O3的成核效果較佳，在低添加量下就能夠**提高PP的結(jié)晶溫度和力學(xué)性能，飽和環(huán)烷基結(jié)構(gòu)改性的納米顆粒ChA-Al2O3成核效果較好，直鏈烷基結(jié)構(gòu)改性的納米顆粒HA-Al2O3/SA-Al2O3的成核效果效果較差。

（2）通過改變苯甲酸和氧化鋁顆粒的反應(yīng)比，能夠調(diào)控改性顆粒表面苯環(huán)基團(tuán)的接枝量。隨著反應(yīng)比的增加，接枝量逐漸上升。將含有不同接枝量的改性納米顆粒加入到PP中，發(fā)現(xiàn)改性顆粒的成核性能隨著表面苯環(huán)基體接枝量的增加先上升后下降，接枝量為1.3 mmol/(g Al2O3)。

圖文導(dǎo)讀

1.氧化鋁納米顆粒表面接枝改性以及成核效果

圖1 未改性氧化鋁顆粒,苯甲酸和改性氧化鋁顆粒HA-Al2O3、SA-Al2O3、ChA-Al2O3和BA-Al2O3的紅外譜圖

圖2 未改性氧化鋁顆粒、改性氧化鋁顆粒的XRD譜圖

圖3 未改性氧化鋁顆粒,改性氧化鋁顆粒HA-Al2O3、SA-Al2O3、ChA-Al2O3和BA-Al2O3的TGA曲線

表1　改性氧化鋁顆粒HA-Al2O3、SA-Al2O3、ChA-Al2O3和BA-Al2O3的總熱失重和接枝量

圖4 未改性氧化鋁顆粒、改性氧化鋁顆粒對PP結(jié)晶溫度以及結(jié)晶度(a)和彎曲模量(b)的影響

圖5 PP納米復(fù)合材料的低溫?cái)嗝嫘蚊?/span>SEM圖

2.改性氧化鋁納米顆粒表面苯甲酸

接枝量的調(diào)控以及成核效果

圖6 未改性氧化鋁顆粒、苯甲酸改性氧化鋁顆粒BA-Al2O3-x的紅外譜圖(a)與XRD譜圖(b)

a—Al2O3；b—BA-Al2O3-1；c—BA-Al2O3-2；d—BA-Al2O3-3；e—BA-Al2O3-4；f—BA-Al2O3-5；g—BA-Al2O3-6；h—BA-Al2O3-7

表2　苯甲酸改性氧化鋁顆粒BA-Al2O3-x的總熱失重和接枝量

圖7 改性氧化鋁顆粒BA-Al2O3-x的苯環(huán)接枝量對PP結(jié)晶溫度、結(jié)晶度、力學(xué)性能和結(jié)合系數(shù)的影響

圖8 PP納米復(fù)合材料的低溫?cái)嗝嫘蚊?/span>SEM圖

圖9 PP和BA-Al2O3-3成核PP等溫結(jié)晶過程的POM圖

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zzj 2021.4.13