原位聚合物微纤网络抑制聚丙烯注塑制品皮芯结构的研究

Polypropylene has gained popularity in automobile and household appliances, etc. However, due to the intrinsic inhomogeneity of shear flow field and temperature field during the injection molding, the parts always exhibit skin-core structures, which inevitably induce the stress cracking、warping、uneven size. Up till now, how to effective suppression the skin-core structure has not been founded. Based on previous groundwork, the skin-core structure is expected to be suppressed by using a combination of microfibrill and the continuous oscillatory shear at the packing stage. On one hand, microfibrill can homogenize the shear field and shorten the nucleating time. On the other hand, the continuous oscillatory shear further fascinates suppression of skin-core structure. We would like to examine the evolution of the microfibrillar morphology and the crystallization behavior of polypropylene under a shear flow, furthermore, understand the crystallization behavior polypropylene containing microfibrill and the characteristic of the skin-core structure in factual molding processing. Thus, some insights of the mechanism about how the microfibrill suppresses the skin-core structure of polypropylene can be obtained, which could be used to manipulate the skin-core structure of polypropylene and provide some guideline to get the high performance parts of polypropylene.

聚丙烯注塑制品在汽车、家用电器等领域应用广泛，但由于注塑中流动场和温度场不均匀，通常注塑聚丙烯制品呈皮芯结构，引起内应力开裂、翘曲、尺寸不均匀等问题，到目前为止，还没有一种有效抑制注塑制品皮芯结构的方法。本课题在前期研究的基础上，提出利用聚合物微纤网络均分流动场和结晶成核缩短冷却时间，并在保压过程中施加振动流动场抑制聚丙烯注塑制品皮芯结构的思路。本课题拟进一步研究流动场下聚合物微纤网络的形态演变和聚丙烯的结晶行为及形态，随后，采用工程方法研究实际加工流动场下聚合物微纤网络形态演变规律和注塑制品皮芯结构特点，达到深入认识其抑制机理和调控注塑制品皮芯结构的目的，为聚丙烯注塑制品形态结构设计和高性能化提供指导。

注塑成型聚丙烯（PP）制品在日常生活、汽车等领域应用广泛，但由于注塑过程中存在不均匀的流动场，导致注塑成型PP制品内部结晶结构差异性及皮芯结构的产生，易引起内应力开裂、翘曲、尺寸不均匀等问题。本课题在前期研究的基础上，围绕聚PP的注塑成型加工，提炼了注塑流动场和网络结构等重要影响因素，针对这些因素与PP结晶行为、内部结构及结构与性能关系开展基础研究工作，主要研究内容和重要结果如下：通过对PP同质共混材料注塑制品的内部结构进行调控，控制皮层中取向晶体结构的形成，制备了力学性能优异的PP同质共混制品，实现了无规PP的高效利用；通过研究热处理温度对注塑流动场诱导预取向PP的结晶行为的影响，得到了结晶过程中的结晶结构、片晶厚度和取向结构的变化信息，发现中等的热处理温度条件下片晶的增厚和边界的增长同时发生，且γ晶含量最少，而随着热处理温度增加，片晶逐渐变细，且γ晶含量逐渐增加；通过建立动力学模型研究了超高CNT含量网络结构对PP晶体结构、结晶度和熔融行为的影响关系；针对PP较低熔体粘度难以获得发泡制品的问题，通过使用CNT接枝PP分子刷作为相容性填料来提高PP基体的熔体强度，制备了高性能的PP复合泡沫材料，建立了复合PP泡沫材料的形貌与性能关系。本项目研究工作通过注塑流动场的调控很好的实现了PP结晶与非晶共混物的高性能化，对于同质结晶/非晶共混材料加工具有重大指导意义，在此基础上，提出了注塑制品取向及结晶结构随着热处理温度变化的物理起源，对指导实际注塑成型制品的后热处理具有一定的理论指导作用。