聚丙烯在溶液中的等温结晶行为

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2023.01.003

中国塑料 ›› 2023, Vol. 37 ›› Issue (1): 13-17.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.01.003

聚丙烯在溶液中的等温结晶行为

张恒源(), 刘建叶(), 王绍杰, 徐耀辉, 张师军

中石化（北京）化工研究院有限公司，北京 100013

收稿日期:2022-11-04 出版日期:2023-01-26 发布日期:2023-01-26
通讯作者: 刘建叶（1980—），男，研究员，主要从事聚合物结构与性能和加工技术研究，liujy.bjhy@sinopec.com
E-mail:zhanghy.bjhy@sinopec.com;liujy.bjhy@sinopec.com
作者简介:张恒源(1995—),男,工程师,主要从事聚合物改性和应用研究,zhanghy.bjhy@sinopec.com
基金资助:
中国石油化工股份有限公司资助项目(420018)

Isothermal crystallization behavior of polypropylene in solution

ZHANG Hengyuan(), LIU Jianye(), WANG Shaojie, XU Yaohui, ZHANG Shijun

SINOPEC（Beijing） Research Institute of Chemical Industry Co，Ltd，Beijing 100013，China

Received:2022-11-04 Online:2023-01-26 Published:2023-01-26
Contact: LIU Jianye E-mail:zhanghy.bjhy@sinopec.com;liujy.bjhy@sinopec.com

摘要/Abstract

摘要：

采用差示扫描量热仪（DSC）分析聚丙烯（PP）在2种不同溶剂中的等温结晶过程，并使用Avrami方程研究等温结晶动力学。结果表明，晶体生长速率随着结晶温度的升高而降低。同时，根据Lauritzen⁃Hoffman 二次成核理论，PP在溶液中的成核常数K_g和折叠表面自由能σ_e低于PP原料，反映了其在溶液中的结晶速率较高。

关键词: 聚丙烯, 溶液结晶, 等温结晶, 二次成核理论

Abstract:

The isothermal crystallization behaviors of polypropylene （PP） in two different solvents were analyzed by using differential scanning calorimeter （DSC）， and its isothermal crystallization kinetics was studied by using the Avrami's equation. The results indicated that the crystal growth rate decreased with an increase in crystallization temperature. Meanwhile， the reduction of nucleation constant （K_g） and end surface free energy （σ_e） indicated that the crystallization rate of PP in solution was higher than that of pure PP according to the Lauritzen–Hoffman's theory.

Key words: polypropylene, solution crystallization, isothermal crystallization, secondary nucleation theory

中图分类号:

TQ325.1⁺4

张恒源, 刘建叶, 王绍杰, 徐耀辉, 张师军. 聚丙烯在溶液中的等温结晶行为[J]. 中国塑料, 2023, 37(1): 13-17.

ZHANG Hengyuan, LIU Jianye, WANG Shaojie, XU Yaohui, ZHANG Shijun. Isothermal crystallization behavior of polypropylene in solution[J]. China Plastics, 2023, 37(1): 13-17.

图/表 8

图1 PP在正己烷和二甲苯中等温结晶过程焓热变化

Fig.1 Evolution of heat flow of PP during isothermal crystallization in n⁃hexane and xylene

图2 PP在正己烷和二甲苯等温结晶过程中相对结晶度随时间变化

Fig.2 Evolution of relative crystallinity of PP during isothermal crystallization in n⁃hexane and xylene

图3 PP在正己烷和二甲苯等温结晶过程中log［-ln（1-X（t））］与logt的关系

Fig.3 The relationship between log［-ln（1-X（t））］ and logt during isothermal crystallization of PP in n⁃hexane and xylene

溶剂	T	n	k/min^-n	t_1/2 /min
正己烷	75	1.261 03	0.321 6	1.145
	77.5	1.154 97	0.092 22	3.786
	80	1.792 23	0.028 7	5.911
	82.5	1.921 74	0.016 34	6.899
	85	1.833 15	0.006 092	13.231
二甲苯	60	1.047 55	3.889	0.192 7
	65	1.202 69	3.174	0.282 2
	70	1.022 62	0.764 1	0.909 0
	75	1.176 87	0.215 4	2.699 7
	80	1.779 76	0.015 94	8.326 3

表 1 PP在正己烷和二甲苯中等温结晶的动力学参数

Tab.1 Isothermal crystallization kinetic parameters of PP in n⁃hexane and xylene

图4 PP在正己烷和二甲苯等温结晶完成后的DSC升温曲线

Fig.4 DSC heating thermograms after isothermal crystallization of PP in n⁃hexane and xylene

图5 由Hoffman⁃Weeks方程确定PP在正己烷和二甲苯中的平衡熔点

Fig.5 Determination of equilibrium melting point of PP in n⁃hexane and xylene by Hoffman Weeks equation

图6 U*R(Tc-T∞-lnt1/2)随（1/Tc）ΔT·f的变化曲线

Fig.6 U*R(Tc-T∞-lnt1/2) as a function of （1/Tc）ΔT·f of PP in n⁃hexane and xylene

样品

T m 0

/℃

K_g/×10⁵ K²

σσ_e/

erg²·cm^-4

σ_e/

erg·cm^-2

样品

T m 0

/℃

K_g/×10⁵ K²

σσ_e/

erg²·cm^-4

σ_e/

erg·cm^-2

14.4 %正己烷

132.49

2.79

793.1

60.62

12 %二甲苯

124.33

2.65

769.0

58.78

表2 由Lauritzen⁃Hoffman方程得到的Kg，σσe和σe参数

Tab.2 Kg， σσe and σe values calculated by the Lauritzen⁃Hoffman equation

表2 由Lauritzen⁃Hoffman方程得到的Kg，σσe和σe参数

Tab.2 Kg， σσe and σe values calculated by the Lauritzen⁃Hoffman equation

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聚丙烯在溶液中的等温结晶行为

Isothermal crystallization behavior of polypropylene in solution

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