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

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.07.017

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (7): 121-128.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.07.017

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

于昌永, 辛忠()

华东理工大学化工学院，上海市多相结构材料化学工程重点实验室，上海 200237

收稿日期:2022-02-22 出版日期:2022-07-26 发布日期:2022-07-20
通讯作者: 辛忠（1962—），男，教授，从事功能高分子材料添加剂等研究工作，xzh@euust.edu.cn
E-mail:xzh@euust.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(22178108)

Effect of α/β complex nucleating agent based on hexahydrophthalate on properties of polypropylene

YU Changyong, XIN Zhong()

Shanghai Key Laboratory of Multiphase Materials Chemical Engineering，Department of Product Engineering，East China University of Science and Technology，Shanghai 200237，China

Received:2022-02-22 Online:2022-07-26 Published:2022-07-20
Contact: XIN Zhong E-mail:xzh@euust.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

将α成核剂六氢邻苯二甲酸钙和β成核剂六氢邻苯二甲酸锌复合得到α/β复合成核剂体系，研究了其对等规聚丙烯（iPP）力学性能和结晶性能的影响，并用Avrami理论研究了成核iPP的等温结晶动力学。结果表明，α/β复合成核剂以特定比例复合可以同时提高iPP的刚性和韧性，其中在复合比例为7∶3时，拉伸强度提升了6.7 %，弯曲模量提升了21.8 %，冲击强度提升了108.2 %。进一步研究了复合成核剂在iPP中的浓度效应，随着总添加量的增加，iPP的结晶温度逐渐增加，力学性能趋于稳定，在添加量达到0.4 %（质量分数，下同）时基本不变，此时冲击强度提升了175.3 %，弯曲模量提升了15.0 %，拉伸强度提升了6.5 %。等温结晶动力学的结果表明，复合成核剂体系的加入可以明显缩短iPP的结晶时间并且降低结晶所需的表面能。

关键词: 聚丙烯, 力学性能, α/β复合成核剂, 六氢邻苯二甲酸盐

Abstract:

An α/β complex nucleating agent was prepared using the calcium salt of hexahydrophthalic acid as an α nucleating agent and the zinc salt of hexahydrophthalic acid as a β nucleating agent， and its effect on the mechanical properties and crystalline performance of isotactic polypropylene （iPP） was investigation. The Avrami theory was used to describe the isothermal crystallization kinetics of nucleated iPP. The results indicated that the α/β complex nucleating agent improved the rigidity and toughness of iPP synchronously. When the mixing ratio was set to 7∶3， the nucleated iPP obtained an increase in tensile strength by 6.7 %， in flexural modulus by 21.8 %， and in impact strength by 108.2 %. The effect of concentration of the α/β complex nucleating agent in iPP was further studied. The crystallization temperature of iPP increased gradually with an increase in the total addition amount of the complex nucleating agent. The mechanical properties of the nucleated iPP tended to be stable when the addition amount of the complex nucleating agent reached 0.4 wt%. Its impact strength increased by 175.3 %， flexural modulus increased by 15.0 %， and tensile strength increased by 6.5 %. The isothermal crystallization kinetic results indicated that the presence of the α/β complex nucleating agent system reduced the surface energy required for crystallization， shortening the crystallization time of iPP significantly.

Key words: isotactic polypropylene, mechanical property, α/β compound nucleating agent, hexahydrophthalate

中图分类号:

TQ325.1⁺4

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.

YU Changyong, XIN Zhong. Effect of α/β complex nucleating agent based on hexahydrophthalate on properties of polypropylene[J]. China Plastics, 2022, 36(7): 121-128.

图/表 9

图1 不同复合比例的HHPA?Ca/HHPA?Zn复合成核剂的 DSC曲线

Fig.1 DSC curves of HHPA?Ca/HHPA?Zn compound nucleating agent with different compound ratios

图2 不同复合比例的HHPA?Ca/HHPA?Zn复合成核剂对iPP力学性能的影响

Fig.2 Effect of HHPA?Ca/HHPA?Zn compound NA with different ratios on mechanical properties of iPP

图3 添加不同含量的HHPA?Ca/HHPA?Zn（7∶3）复合成核剂的iPP样品的 DSC曲线

Fig.3 DSC curves of iPP samples with different concentrations of HHPA?Ca/HHPA?Zn（7∶3） compound nucleating agent

图4 添加不同含量的HHPA?Ca/HHPA?Zn（7∶3）复合成核剂的iPP样品的XRD曲线

Fig.4 XRD curves of iPP samples with different concentrations of HHPA?Ca/HHPA?Zn（7∶3） compound nucleating agent

HHPA⁃Ca/HHPA⁃Zn含量/%	β晶含量
0.05	0
0.1	0
0.15	0.078 0
0.2	0.130 9
0.25	0.149 1
0.3	0.164 5
0.4	0.168 0
0.5	0.175 9

表1 添加不同含量的HHPA?Ca/HHPA?Zn（7∶3）复合成核体系的iPP样品的β晶含量

Tab.1 β crystal content of iPP samples with different concentrations of HHPA?Ca/HHPA?Zn（7∶3） compound nucleation system

图5 不同含量的HHPA?Ca/HHPA?Zn（7∶3）复合成核剂对iPP力学性能的影响

Fig.5 Effect of HHPA?Ca/HHPA?Zn（7∶3） compound NA with different concentration on mechanial properties of iPP

图6 不同温度下iPP/HHPA?Ca/HHPA?Zn复合成核剂的等温曲线和相对结晶度曲线

Fig.6 Isothermal crystallization curves of iPP/HHPA?Ca/HHPA?Zn and plots of relative crystallinity vs. time at different temperature

图7 不同温度下iPP/HHPA?Ca/HHPA?Zn复合体系的ln［-ln（1-Xt ）］和lnt的关系曲线

Fig.7 Plots of ln［-ln（1-Xt ）］ of iPP/HHPA?Ca/HHPA?Zn vs.ln t at different temperature

图8 不同样品的-lnt1/2+U*/R(Tc-T∞) vs. 1/[Tc?Tf] 曲线

Fig.8 Plots of -lnt1/2+U*/R(Tc-T∞) vs. 1/[Tc?Tf] of the samples

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