基于滤板应用的β成核剂增韧改性聚丙烯研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.12.017

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (12): 102-107.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.12.017

基于滤板应用的β成核剂增韧改性聚丙烯研究

王文超¹, 王艳芝¹(), 张振利², 张居亮², 刘少磊², 魏冰²

^1.中原工学院纺织学院，郑州 451191
^2.河南大张过滤设备有限公司，河南许昌 461672

收稿日期:2021-05-26 出版日期:2021-12-26 发布日期:2021-12-22
基金资助:
2021年度河南省高等学校重点科研项目(21A430047);河南省科技创新优秀团队项目(CXTD2013048)

Toughening modification of polypropylene with β⁃nucleating agent for application in filter plates

WANG Wenchao¹, WANG Yanzhi¹(), ZHANG Zhenli², ZHANG Juliang², LIU Shaolei², WEI Bing²

^1.School of Textile，Zhongyuan University of Technology，Zhengzhou 451191，China
^2.Henan Da Zhang Filtration Equipment Co，Ltd，Xuchang 461672，China

Received:2021-05-26 Online:2021-12-26 Published:2021-12-22
Contact: WANG Yanzhi E-mail:5605@zut.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

针对目前国内通用的板框压滤机聚丙烯（PP）滤板框在使用中出现的开裂问题，通过添加β成核剂并利用差示扫描量热仪和偏光显微镜等研究了PP的力学性能、热变形温度、结晶行为及晶体形态的变化。结果表明，随着β成核剂含量增加，PP的拉伸强度和拉伸模量呈先下降后上升的趋势，断裂伸长率和冲击强度呈先上升后下降的趋势；当β成核剂含量为0.05 %（质量分数，下同）时，PP中的β晶接近完善，β晶的相对含量激增至85.25 %，此时样品的冲击强度增至纯PP的4倍，拉伸强度和拉伸模量损失较小；当β成核剂含量为0.50 %时，样品的热变形温度较纯PP提升约40 ℃。

关键词: 聚丙烯, β成核剂, 冲击强度, β晶型

Abstract:

To solve the cracking problem of the PP filter plate and frame commonly used in China， the mechanical properties， thermal deformation temperature， crystallization behavior， and crystal morphology of the PP modified with a β?nucleating agent were investigated using differential scanning calorimetry and polarizing microscope. The results indicated that the tensile strength and modulus of PP decreased at first and then tended to increase with an increase in the β?nucleating agent content. Its elongation at break and impact strength also showed an increase at first and then a decrease. When 0.05 wt% β?nucleating agent was added， the β crystal in PP was nearly perfect， and the relative content of β crystal increased to 85.25 %. Meanwhile， the modified PP exhibited an increase in impact strength by 4 times compared to pure PP， and the losses in tensile strength and modulus were small. When the content of β?nucleating agent was 0.5 wt%， the modified PP showed a thermal deformation temperature by approximately 40 ℃ higher than pure PP.

Key words: polypropylene, β?nucleating agent, impact strength, β crystal

中图分类号:

TQ325.1⁺4

王文超, 王艳芝, 张振利, 张居亮, 刘少磊, 魏冰. 基于滤板应用的β成核剂增韧改性聚丙烯研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(12): 102-107.

WANG Wenchao, WANG Yanzhi, ZHANG Zhenli, ZHANG Juliang, LIU Shaolei, WEI Bing. Toughening modification of polypropylene with β⁃nucleating agent for application in filter plates[J]. China Plastics, 2021, 35(12): 102-107.

图/表 8

参考文献 19

1	秦亚伟，郭绍辉，冯嘉春，等.聚丙烯的β晶型及β成核剂的研究进展［J］.中国塑料，2006（3）：7⁃13.
	QIN Y W， GUO S H， FENG J C， et al. Advances in β⁃forms polypropylene and β⁃nucleating agents ［J］. China Plastics，2006（3）：7⁃13.
2	窦强，王斌.β晶型聚丙烯的力学性能与结晶行为研究［J］.功能高分子学报，2001（3）：338⁃340.
	DOU Q， WANG B. Mechanical property and crystallization behavior of β⁃crystalline form polypropylene ［J］. Journal of Functional Polymers，2001（3）：338⁃340.
3	窦强.新型聚丙烯汽车保险杠专用料的研制［J］.合成树脂及塑料，2004（01）：28⁃31，45.
	DOU Q. Preparation of novel pp speciality for automobile bumper ［J］. China Synthetic Resin and Plastics，2004（01）：28⁃31，45.
4	彭文理，宗鹏，张文学，等.聚丙烯β成核剂的研究进展［J］.工程塑料应用，2017，45（11）：131⁃135.
	PENG W L， ZONG P， ZHANG W X， et al. Recent research progress of β nucleating agent for polypropylene［J］. Engineering Plastic Application，2017，45（11）：131⁃135.
5	BINSBERGEN F L，DELANGE B G M. Morphology of polypropylene crystallized from the melt［J］. Polymer，1968，9：23⁃40.
6	WITTMANN J C，LOTZ B. Epitaxial crystallization of polymers on organic and polymeric substrates［J］. Progress in Polymer Science， 1990， 15（6）：909⁃948.
7	王群，孙玉璞，李丽，等.低成本聚丙烯压滤机过滤板的研制［J］.工程塑料应用，2002（10）：34⁃36.
	WANG Q， SUN Y P， LI L， et al. Development of low cost PP filter plates for press ［J］. Engineering Plastic Application，2002（10）：34⁃36.
8	窦强，任巨光，赵石林，等.β⁃晶型成核剂在聚丙烯增韧体系中的应用［J］.中国塑料，2000，14（1）：42⁃45.
	DOU Q， REN J G， ZHAO S L， et al. Application of β⁃crystalline form nucleation agents in PP toughening sytems ［J］. China Plastics，2000，14（1）：42⁃45.
9	崔晓倩，栗艮艮，孟庆国，等.稀土β⁃成核剂/玻璃纤维改性聚丙烯复合材料的制备及其性能研究［J］.塑料工业，2016，44（4）：106⁃110.
	CUI X Q， LI G G， MENG Q G， et al. Preparation and mechanical properties of rare earth β⁃nucleating agent/glass fiber modified polypropylene composites ［J］. China Plastics Industry，2016，44（4）：106⁃110.
10	ZHAO S C， CAI Z， XIN Z. A highly active novel β⁃nucleating agent for isotactic polypropylene ［J］. Polymer，2008，49（11）：2 745⁃2 754.
11	钱欣，程蓉，周珏，等.α和β成核剂对聚丙烯结晶行为的影响［J］.塑料工业，2003（1）：24⁃26.
	QIAN X， CHENG R， ZHOU J， et al. Influence of α and β⁃nucleators on crystallization behavior of PP ［J］. China Plastics Industry，2003（1）：24⁃26.
12	杨柳.β晶型成核剂对PP结晶行为的影响［J］.合成树脂及塑料，2007（2）：5⁃9.
	YANG L. Effect of β⁃nucleator on crystallization behavior of polypropylene ［J］. China Synthetic Resin and Plastics，2007（2）：5⁃9.
13	史建公，蒋绍洋，张敏宏，等.稀土β聚丙烯成核剂研究及应用进展［J］.化工进展，2010，29（5）：854⁃860.
	SHI J G， JIANG S Y， ZHANG M H， et al. Advances in research and application of rare earth β⁃nucleating agents for polypropylene ［J］. Chemical Industry and Engineering Progress，2010，29（5）：854⁃860.
14	王东亮，郭绍辉，冯嘉春，等.聚丙烯的晶型及常用成核剂［J］.塑料助剂，2007（2）：1⁃7.
	WANG D L， GUO S H， FENG J C， et al. Crystalline modifications and nucleating agents for polypropylene ［J］. Plastics Additives，2007（2）：1⁃7.
15	许林利，许凯，朱林华，等.分子量对β⁃PP/纳米CaCO₃复合物冲击强度的影响［J］.高分子材料科学与工程，2010，26（1）：58⁃61.
	XU L L， XU K， ZHU L H， et al. The Influence of mole⁃cular weight of PP matrix on thermal behavior and impact strength of β⁃PP/nano⁃CaCO₃ composites ［J］. Polymer Materials Science and Engineering，2010，26（1）：58⁃61.
16	XU X， LI X P， JIN B Q， et al. Influence of morphology evolution on the mechanical properties of beta nucleated isotactic polypropylene in presence of polypropylene random copolymer ［J］. Polymer Testing，2016，51.
17	丁会利，王虎，王婧，等.稀土β成核剂改性纳米CaCO₃/PP复合材料的研究［J］.化工新型材料，2009，37（11）：51⁃54.
	DING H L， WANG H， WANG J， Et al. Study on the Rare Earth β⁃nucleating agent Modified Nano⁃CaCO₃/PP Composites［J］. New Chemical Materials，2009，37（11）：51⁃54.
18	张东洋.改性纳米碳酸钙对PP的增韧研究［D］.吉林大学，2020.
19	牛慧.β晶等规聚丙烯的制备原理和研究进展［J］.石油化工，2016，45（4）：377⁃386.
	NIU H. Preparation principle and research progresses of β⁃modified isotactic polypropylene ［J］. Petrochemical Technology，2016，45（4）：377⁃386.

β成核剂含量/%	拉伸强度/ MPa	拉伸模量/ GPa	断裂伸长率/%	冲击强度 /kJ·m^-2
0	30.20±0.93	1.83±0.10	15.02±0.27	1.50±0.14
0.03	30.24±0.29	1.94±0.03	15.37±0.26	2.86±0.26
0.05	30.05±0.32	1.81±0.06	16.22±0.21	6.06±0.59
0.07	28.55±0.28	1.83±0.10	15.74±0.42	5.75±0.49
0.10	27.17±0.40	1.65±0.03	15.30±0.63	5.09±0.42
0.15	28.50±0.32	1.87±0.05	14.04±0.16	4.59±0.47
0.20	27.78±0.82	1.85±0.05	13.50±0.25	4.03±0.54
0.25	29.18±0.44	2.19±0.10	12.29±0.60	3.50±0.55
0.30	29.30±0.47	2.20±0.13	11.57±0.31	1.94±1.28
0.40	30.63±0.43	2.44±0.11	12.62±0.23	2.97±1.65
0.50	31.76±0.40	2.83±0.07	11.24±0.28	1.59±0.39

β成核剂含量/%	拉伸强度/ MPa	拉伸模量/ GPa	断裂伸长率/%	冲击强度 /kJ·m^-2
0	30.20±0.93	1.83±0.10	15.02±0.27	1.50±0.14
0.03	30.24±0.29	1.94±0.03	15.37±0.26	2.86±0.26
0.05	30.05±0.32	1.81±0.06	16.22±0.21	6.06±0.59
0.07	28.55±0.28	1.83±0.10	15.74±0.42	5.75±0.49
0.10	27.17±0.40	1.65±0.03	15.30±0.63	5.09±0.42
0.15	28.50±0.32	1.87±0.05	14.04±0.16	4.59±0.47
0.20	27.78±0.82	1.85±0.05	13.50±0.25	4.03±0.54
0.25	29.18±0.44	2.19±0.10	12.29±0.60	3.50±0.55
0.30	29.30±0.47	2.20±0.13	11.57±0.31	1.94±1.28
0.40	30.63±0.43	2.44±0.11	12.62±0.23	2.97±1.65
0.50	31.76±0.40	2.83±0.07	11.24±0.28	1.59±0.39

β成核剂含量/%	T_c/℃	t_1/₂/min	T_mα/℃	T_mβ/℃
0	118.40	0.33	162.64	162.64
0.05	125.88	0.30	168.45	151.88
0.10	126.00	0.34	168.24	151.72
0.15	126.87	0.34	168.16	151.49
0.20	127.04	0.37	168.14	151.94
0.25	127.09	0.46	168.21	152.44
0.30	127.01	0.51	167.99	151.80
0.40	128.11	0.66	167.95	152.54
0.50	128.25	0.62	168.21	153.34

β成核剂含量/%	T_c/℃	t_1/₂/min	T_mα/℃	T_mβ/℃
0	118.40	0.33	162.64	162.64
0.05	125.88	0.30	168.45	151.88
0.10	126.00	0.34	168.24	151.72
0.15	126.87	0.34	168.16	151.49
0.20	127.04	0.37	168.14	151.94
0.25	127.09	0.46	168.21	152.44
0.30	127.01	0.51	167.99	151.80
0.40	128.11	0.66	167.95	152.54
0.50	128.25	0.62	168.21	153.34

β成核剂含量/%	X_α/%	X_β/%	X_c/%	Φ_β/%
0	62.31	-	62.31	-
0.05	9.07	52.43	61.50	85.25
0.10	9.69	51.48	61.16	84.16
0.15	9.22	51.25	60.47	84.75
0.20	9.72	52.29	62.01	84.32
0.25	7.93	48.76	56.69	86.02
0.30	9.28	53.07	62.35	85.12
0.40	8.23	51.23	59.46	86.16
0.50	6.27	46.73	53.00	88.17

基于滤板应用的β成核剂增韧改性聚丙烯研究

Toughening modification of polypropylene with β⁃nucleating agent for application in filter plates

RichHTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 8

参考文献 19

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

增韧方法	拉伸强度/MPa	冲击强度/kJ·m^-2	拉伸模量/MPa	最大力伸长率/%	热变形温度/℃
添加0.05 %β成核剂	30.05	6.06	1.81	16.63	84.5
添加10 %弹性体	26.50	6.13	1.50	17.72	81.1
添加30 %共聚PP	28.50	6.66	2.06	13.86	86.4

[1]	吴唯, 胡焕波, 沈辉, 赵天瑜. 4A沸石与钙镁铝水滑石对膨胀阻燃聚丙烯的双重协效阻燃作用与机理[J]. 中国塑料, 2022, 36(7): 1-7.
[2]	于昌永, 辛忠. 基于六氢邻苯二甲酸盐的α/β复合成核剂对聚丙烯性能的影响[J]. 中国塑料, 2022, 36(7): 121-128.
[3]	刘义, 孙伟, 曲国兴, 王叶, 袁宁, 杨少林, 许霞, 常小毅, 张宇飞. 薄壁注塑透明聚丙烯专用料的结构与性能分析[J]. 中国塑料, 2022, 36(7): 37-43.
[4]	孙伟, 刘义, 廖云龙, 陈俊佳. 聚丙烯粉料乙烯含量测定影响因素研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(6): 54-59.
[5]	陈文静, 杨小龙, 韩顺涛, 韩颖, 马秀清. 聚丙烯腈材料改性方法及研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 158-165.
[6]	王青松. 高强度低VOC玻璃纤维增强聚丙烯材料的开发[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 30-34.
[7]	王富玉, 郭金强, 张玉霞. 聚合物原位成纤方法及其在PP共混体系中的应用[J]. 中国塑料, 2022, 36(3): 146-156.
[8]	李瑞, 姜艳峰, 吴双, 安彦杰, 姜泽钰, 张明强. 升温淋洗分级研究聚丙烯流延膜专用料的微观结构及热学表征[J]. 中国塑料, 2022, 36(3): 53-57.
[9]	曹志峰, 赵立品, 何汀, 马百钧. 五层共挤阻隔膜的制备与性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(3): 64-68.
[10]	翟玉娇, 信春玲, 何亚东, 闫宝瑞, 乔林军. 聚丙烯/超临界氮气微孔注塑充模过程工艺参数研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(3): 69-74.
[11]	宋仁达, 武高健, 陈俊翔, 张有忱, 杨卫民, 谢鹏程. 微孔发泡PP/PET/CNTs复合材料的制备及其电磁屏蔽效能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(2): 1-7.
[12]	黄微, 柳和生, 黄兴元, 张伟, 匡唐清, 陈忠仕. 方管短玻璃纤维增强聚丙烯高压水穿透行为研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(2): 82-88.
[13]	焦旗, 李瑞龙, 陈凑喜, 张守玉, 宋程鹏, 陈同海, 姜如愿, 郑鹏程. 基于三元复合抗氧剂体系煤基PP的使用寿命预测研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(1): 15-24.
[14]	张伟, 陈杰, 李陈莹, 胡丽斌, 谭笑, 曹京荥. 无卤阻燃聚烯烃电力电缆料的应用现状[J]. 中国塑料, 2022, 36(1): 184-191.
[15]	朱能贵, 沈超, 李胜男, 曾祥补, 蒋团辉, 张翔. 聚丙烯/粉煤灰微发泡复合材料的制备及发泡性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(1): 78-83.