成核剂对聚丁二酸丁二醇酯结晶与性能的影响

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.08.021

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (8): 146-151.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.08.021

成核剂对聚丁二酸丁二醇酯结晶与性能的影响

李向阳¹(), 杨林柱², 翟国强³, 高婉琴³, 王克智¹, 李训刚¹

^1.山西省化工研究所（有限公司），煤基聚合物改性技术国家地方联合工程实验室，太原 030600
^2.鹤山运城新材料有限公司，广东江门 529700
^3.江西禾尔斯环保科技有限公司，江西萍乡 337000

收稿日期:2021-04-09 出版日期:2021-08-26 发布日期:2021-08-27

Effect of Nucleating Agent on Crystallization and Properties of Poly（butylene succinate）

LI Xiangyang¹(), YANG Linzhu², ZHAI Guoqiang³, GAO Wanqin³, WANG Kezhi¹, LI Xungang¹

^1.Shanxi Provincial Institute of Chemical Industry（Co，Ltd），National ＆ Local Joint Engineering Laboratory for Coal?based Polymer Modification Technology，Taiyuan 030600，China
^2.Yuncheng Heshan New Material Co，Ltd，Jiangmen 529700，China
^3.Jiangxi Heersi Eco?Technology Co，Ltd，Pingxiang 337000，China

Received:2021-04-09 Online:2021-08-26 Published:2021-08-27
Contact: LI Xiangyang E-mail:21242566@qq.com

摘要/Abstract

摘要：

以酰肼类成核剂TMC?300对聚丁二酸丁二醇酯（PBS）结晶与性能的影响为主要研究对象，运用差示扫描量热仪、偏光显微镜、电子拉力万能材料试验机、数位冲击仪和热变形微卡温度测定仪等手段考察了TMC?300对PBS结晶过程、力学性能、热性能和收缩性的影响。结果表明，TMC?300可以有效提高PBS的结晶速度与结晶度，同时具有细化晶粒尺寸的作用，结晶峰值温度提高了4.74 %，半晶时间缩短了71.88 %，达到57 s；TMC?300的加入使PBS的弯曲模量、热变形温度和冲击强度均有提高，增幅最高分别为9.5 %、5.5 %、171.4 %，分别达到689.4 MPa、89.6 ℃、17.75 MPa，显示出良好的刚韧兼顾性和耐热性；成核剂TMC?300的加入使PBS各向收率均有所增大，但收缩比更接近于1，更易于改善PBS的形变和翘曲问题。

关键词: 成核剂, 聚丁二酸丁二醇酯, 生物可降解塑料, 结晶

Abstract:

This paper focused on the effect of hydrazide nucleating agent （TMC?300） on the crystallization and properties of poly（butylene succinate）（PBS）. The effect of TMC?300 on the crystallization process， mechanical properties， thermal properties and shrinkage of PBS were investigated with differential scanning calorimeter， polarizing microscope， electron tension universal test machine， digital impact meter and thermal deformation micro?card temperature meter. The results indicated that the crystallization speed and crystallinity of PBS increased with the addition of TMC?300， and its crystal size was reduced significantly. Moreover， the crystallization temperature increased by 4.74 %， and the half?crystal time was shortened to 57 s with a decreased by 71.88 %. The nucleated PBS achieved a flexural modulus of 689.4 MPa， a heat distortion temperature of 89.6 °C and impact strength of 17.75 MPa， which increased by 9.5 %， 5.5 %， and 171.4 % respectively. This indicates a good balance among the rigidity and toughness and heat resistance. Although the shrinkage of PBS increased in the presence of TMC?300， the shrinkage ratio was closer to 1. This is easier to resolve the deformation and warpage problems occurring in PBS.

Key words: nucleating agent, poly（butylene succinate）, biodegradable plastic, crystallization

中图分类号:

TQ 323.6

李向阳, 杨林柱, 翟国强, 高婉琴, 王克智, 李训刚. 成核剂对聚丁二酸丁二醇酯结晶与性能的影响[J]. 中国塑料, 2021, 35(8): 146-151.

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图/表 11

图1 PBS/TMC?300复合材料的非等温结晶曲线

Fig.1 Non?isothermal crystallization curves of PBS/TMC?300 composites

样品	添加量/ %	T_c/℃	ΔH_c / J?g^?1	T_m/℃	ΔH_m/ J?g^?1	X_t/%
TMC?300	0	83.88	85.9	114.82	65.34	59.23
TMC?300	0.5	86.11	84.9	115.39	76.06	68.96
TMC?300	0.8	87.22	88.3	115.56	75.11	68.1
TMC?300	1	87.86	78.56	114.79	71.14	64.5

表1 PBS/TMC?300复合材料的结晶参数

Tab.1 Crystallization parameters of PBS/TMC?300 composites

图2 PBS/TMC?300复合材料等温结晶曲线图

Fig.2 Isothermal crystallization curves of PBS/TMC?300

图3 PBS/TMC?300复合材料相对结晶曲线图

Fig.3 Relative crystallization curves of PBS/TMC?300 composites

图4 PBS/TMC?300复合材料的Avrami曲线图

Fig.4 Avrami curves of PBS/TMC?300 composites

样品	添加量/%	等温温度/℃	lnk	n	t_1/2/s	k/s^?n
TMC?300	0	95	-13.848 66	2.536 08	203.595 74	9.673 94×10^-7
TMC?300	0.5	95	-12.596 52	2.658 27	99.557 88	3.383 77×10^-6
TMC?300	0.8	95	-11.933 28	2.709 30	71.470 34	6.568 14×10^-6
TMC?300	1	95	-11.583 44	2.771 34	57.252 66	9.319 14×10^-6

表2 PBS/TMC?300结晶动力学参数

Tab.2 Crystallization kinetic parameters of PBS/TMC?300 composites

图5 PBS/TMC?300在不同时间段的偏光显微镜照片

Fig.5 POM of the composites at different time periods

图6 TMC?300/PBS复合材料的弯曲模量

Fig.6 Flexural modulus of TMC?300/PBS composites

图7 TMC?300/PBS复合材料的冲击强度

Fig.7 Izod impact strength of TMC?300/PBS composites

图8 TMC?300/PBS复合材料的热变形温度

Fig.8 Heat distortion temperature of TMC?300/PBS composites

样品	添加量/%	平行于熔体流动方向的收缩率/%	垂直于熔体流动方向的收缩率/%	双向收缩率比值
TMC?300	0	0.77	0.65	1.18
TMC?300	0.5	1.02	0.88	1.15
TMC?300	0.8	0.99	0.92	1.08
TMC?300	1	0.94	0.91	1.04

表3 TMC?300对PBS收缩性能的影响

Tab.3 Shrinkage of TMC?300/PBS composites

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成核剂对聚丁二酸丁二醇酯结晶与性能的影响

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