聚丙烯反应釜合金的相分离及其对结晶、形态和性能的影响

聚丙烯反应釜合金由于结构复杂使得研究其结构-性能关系比较困难。在本项目中我们将聚丙烯反应釜合金分级得到聚丙烯、乙烯丙烯无规共聚物以及(多)嵌段共聚物三大类组份，然后将三种组份按不同比例重新共混得到一系列共混物，确定这些共混物的相分离温度并构建相图，研究乙烯丙烯无规共聚物和(多)嵌段共聚物两组份的结构对相图的影响。考察共混物在纳米尺度和微米尺度的形态，建立一个能够同时解释不同尺度形态的模型。在相图的指导下，选择不同的相分离条件，研究相分离条件对共混物结晶过程和形态的影响。本项目的研究目的是了解反应釜合金结构和相分离影响聚丙烯反应釜合金形态和性能的机理，为其应用和加工提供进一步的指导作用。

摘要：研究了相分离对PP/EPR反应釜合金的球晶线生长速率和总体结晶速率的影响。发现在较低的结晶温度(Tc)下，相分离使球晶生长速率和总体结晶速率变慢，其中相分离温度(Ts)越高，结晶速度越慢。在较高的结晶温度下，熔体中是否预先发生相分离对球晶生长速度的影响不明显，却由于相分离的成核作用使总体结晶速率加快。通过改变PP/EPR反应釜合金中无规共聚物组份EPR的分子量可改变合金的相分离速率。较高分子量的EPR导致相分离速率变慢，而预先熔体相分离对具有较快和较慢相分离速率的PP/EPR合金结晶速率的影响是完全相反的，因而调控PP/EPR合金的结晶速率需要根据合金的结构而采取不同方法。同时对PP/EPR反应釜合金进行了分级，将得到的聚丙烯(PP)， 乙烯丙烯无规共聚物(EPR)和多嵌段共聚物(E-b-P)三个组份重新按不同比例进行共混，研究了组成对共混物的相分离和结晶的影响。发现嵌段共聚物的加入能够使共混物的相分离温度降低，共混物的相分离曲线呈最高上临界溶解温度(UCST)型。在PP:EPR固定为1:1的三元共混物中，当E-b-P含量为5 wt%时，总体结晶速度最快，而在E-b-P含量为10 wt%时，球晶的线生长速率最快。直接淬冷的样品中EPR相区的尺寸比较小，分散性较好，有更多的EPR被包裹进球晶内部。同时研究了不同烯烃多嵌段共聚物(OBC)的相分离和结晶行为。发现相分离的形态和速度与OBC的结构相关。可结晶硬段的含量较高时，可得到柱状微区的形态，而硬段的含量较低时，微区为球形。硬段和软段的长度越高，相分离速度越快。相分离对OBC结晶速率的影响随OBC结构和结晶温度Tc的变化而有所不同。在较低的Tc下，如果OBC的相分离能力较弱，预先的相分离能够促进其结晶，而如果OBC的相分离能力较强，受限作用比较明显，预先的相分离导致结晶速率变慢。在高的Tc下，由于溶解在连续相中的硬段不能结晶，晶体生长受限，预先相分离使结晶速率变慢。但如果相分离速率超过结晶速率，OBC总是从相分离的熔体中结晶，预先的热处理对结晶没有影响。同时，溶解在连续相中的硬段的结晶能力强烈依赖于结晶温度，导致OBC的形态变化很大。通过调控OBC熔体的相分离行为以及结晶条件，OBC的拉伸力学性能可以在很宽的范围内变化。