剪切对iPP结晶行为的影响

在聚合物的生产加工过程中，样品会不可避免地受到剪切流动作用，剪切流动诱导聚合物结晶一直是高分子的基础领域之一。受到剪切作用后，聚合物分子链取向生成与静态结晶时不同结构形态的晶体。聚丙烯具有质量轻，耐热性、耐腐蚀性好及易进行各种成型加工等优点，是应用最广泛的工业化生产的聚合物之一。因此研究聚丙烯在外力场中的性质是目前的热点之一。本论文通过剪切仪，偏光显微镜，X一射线衍射仪，DSC等各种实验仪器和实验手段研究了剪切对添加不同含量β成核剂的聚丙烯的晶体形态和晶体结构的影响；剪切对等规聚丙烯晶体形态、结晶动力学的影响以及振荡剪切对等规聚丙烯晶体形态和晶体结构的影响。通过对实验结果的分析研究，我们发现在134 ℃结晶时，对不同β成核剂含量的样品，成核剂含量越高，晶体尺寸越小，密度越大；并且样品的结晶温度越高。对样品施加剪切后我们发现虽然不同含量成核剂的样品中β晶的生成机制不同，但剪切都会抑制β晶的生成。同样的，在其他结晶温度，剪切也会抑制β的生成。通过不同的剪切方法，我们发现松弛是影响剪切诱导聚丙烯结晶行为的重要因素。采用适当的剪一切方法可以改变iPP晶体形态，生成纤维晶，增加晶体密度；并且可以力Fl速球晶生长速率。对实验结果进行拟合发现修正的Lauxizen-Hoffinan理论可以很好的用于描述剪切之后iPP的球晶生长结晶动力学。我们认为剪切加速结晶速度的原因是剪切增加了iPP熔体的自由能，利用DE-IAA模型计算得到的△G_f与实验结果基本一致。同时我们发现通过Arrhennius公式推导得到的iPP结晶温度范围内的零剪切粘度刃。适用于修正后的Laulizen-Hoffnan结晶动力学理论。我们通过分别变化应变和频率测定了振荡对iPP结晶行为的影响，结果发现在一定的频率下，应变对iPP形态影响很大，当应变达到200％时，生成纤维晶。并且随着应变的增加，iPP的晶体密度增加，而且分子取向明显增加。固定应变（100%），改变频率，我们发现在低频率时随着频率的增加，球晶密度增加，而后频率继续增加，球晶密度变化不大；并且频率的变化对iPP晶体形态没有影响，只生成球晶。另外振荡剪切同样能够诱导聚丙烯生成β晶，在一定的频率下，随着应变的增加，β晶结晶度增加；但是固定应变，增加振荡频率，我们发现p晶结晶度几乎不随着频率的变化而变化。