离子改性对宽分子量分布聚丙烯黏弹性能影响

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.01.002

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (1): 7-13.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.01.002

离子改性对宽分子量分布聚丙烯黏弹性能影响

徐耀辉(), 唐伊文, 郭鹏, 吕明福()

中石化（北京）化工研究院有限公司，北京 100013

收稿日期:2023-05-18 出版日期:2024-01-26 发布日期:2024-01-22
通讯作者: 吕明福（1971—），男，教高，博士，主要从事聚合物材料开发研究，lumf.bjhy@sinopec.com
E-mail:xuyh.bjhy@sinopec.com;lumf.bjhy@sinopec.com
作者简介:徐耀辉（1980—），男，研究员，硕士，主要从事聚合物轻量化材料开发研究，xuyh.bjhy@sinopec.com
基金资助:
中国石油化工股份有限公司资助项目(421037?1)

Effect of ion modification on viscoelasticity of broad molecular weight distribution polypropylene

XU Yaohui(), TANG Yiwen, GUO Peng, LYU Mingfu()

SINOPEC Beijing Research Institute of Chemical Industry，Beijing 100013，China

Received:2023-05-18 Online:2024-01-26 Published:2024-01-22
Contact: LYU Mingfu E-mail:xuyh.bjhy@sinopec.com;lumf.bjhy@sinopec.com

摘要/Abstract

摘要：

宽分子量分布聚丙烯（BMWDPP）PP1经离子改性剂处理后得到PP4。通过凝胶渗透色谱（GPC）与平板旋转流变、拉伸流变和熔体强度测试研究了PP1和PP4的分子结构与流变性能的变化。离子改性过程中的自由基诱发PP降解会降低BMWDPP的分子量大小及多分散性；虽未形成真正的长支链结构，但由于接枝在PP分子链上的金属盐之间靠离子相互作用造成“类长支链”效果，PP4可产生拉伸应变硬化现象；PP4因大分子量组分的降解削弱缠结及小分子量组分的降解增强塑化，导致黏弹性低于PP1。拉伸应变硬化对熔体强度增高的影响强于分子量降低对熔体强度削弱的影响，故PP4的熔体强度在不同的温度下皆高于PP1；在低温下呈现线形大分子量分子链PP特点，而在高温下呈现长支链PP特点。

关键词: 宽分子量分布聚丙烯, 离子改性, 黏弹性, 拉伸应变硬化, 熔体强度

Abstract:

PP4 was obtained through treating polypropylene with a wide molecular weight distribution （BMWDPP） PP1 using an ion modifier. The molecular structures and rheological properties of PP1 and PP4 were investigated by gel permeability chromatography （GPC）， plate rotational rheology， stretch rheology， and melt strength tests. The PP degradation induced by free radicals reduced the molecular weight and polydispersity of BMWDPP. There was no real long branch chain structure generated due to the “long⁃like branched chain” effect of the ionic interaction between the metal salts on the PP chain segment. PP4 exhibits a stretch hardening phenomenon. The large molecular weight components could weaken the molecular entanglement， whereas the small molecular weight components could enhance the plasticizing effect due to the degradation of PP4. This makes its viscoelasticity lower than that of PP1.The influence of stretch strain hardening on the enhancement of melt strength is stronger than the effect of molecular weight reduction on the weakening of melt strength. Therefore， the melt strength of PP4 is higher than that of PP1 at different temperatures. This indicated that the PP was featured with linear large molecular chains at low temperature and long branched chains at high temperature.

Key words: broad molecular weight distribution polypropylene, ion modification, viscoelasticity, stretch hardening, melt strength

中图分类号:

TQ325.1⁺4

徐耀辉, 唐伊文, 郭鹏, 吕明福. 离子改性对宽分子量分布聚丙烯黏弹性能影响[J]. 中国塑料, 2024, 38(1): 7-13.

XU Yaohui, TANG Yiwen, GUO Peng, LYU Mingfu. Effect of ion modification on viscoelasticity of broad molecular weight distribution polypropylene[J]. China Plastics, 2024, 38(1): 7-13.

图/表 12

图1 “类长支链”结构示意图

Fig.1 Long chains⁃like structure

图2 PP1、PP2、PP3和PP4的拉伸流变曲线

Fig.2 Elongational viscosity curves of PP1， PP2， PP3 and PP4

样品	M_n	M_w	M_z	M_w/M_n
PP1	41 034	476 696	2 049 110	11.6
PP2	40 700	433 557	1 591 789	10.7
PP3	40 844	445 711	1 712 113	11.0
PP4	41 007	456 754	1 809 072	11.1

表1 PP1、PP2、PP3和PP4的分子量

Tab.1 The molecular weight of PP1， PP2， PP3 and PP4

图3 PP1、PP2、PP3和PP4的分子量分布曲线

Fig.3 GPC curves of PP1， PP2， PP3 and PP4

图4 PP1和PP4剪切模量随频率的变化曲线

Fig.4 Shear modulus of PP1 and PP4 against frequency

图5 180、200、220 ℃下PP1和PP4剪切黏度随频率的变化曲线

Fig.5 Shear viscosity of PP1 and PP4 against frequency at 180 ℃， 200 ℃ and 220 ℃，respectively

图6 PP1和PP4在160、180、200、220 ℃下的动态模量

Fig.6 Master curves of the dynamic modulus of linear PP1 and PP4

a_T

ΔE_a/

kJ·mol^-1

a_T

ΔE_a/

kJ·mol^-1

a_T

ΔE_a/

kJ·mol^-1

表2 PP1和PP4的黏ΔEa值

Tab.2 ΔEa of PP1 and PP4

图7 PP1、PP2、PP3和PP4的Cole⁃Cole曲线

Fig.7 Cole⁃Cole plots of PP1， PP2， PP3 and PP4

图8 PP1和PP4在180 ℃、200 ℃和220 ℃下的熔体强度对比

Fig.8 Melt strength of PP1 and PP2 at 180 ℃， 200 ℃ and 220 ℃，respectively

图9 PP1在180、200、220 ℃下的熔体强度曲线

Fig.9 Melt strength curves of PP1 at 180 ℃， 200 ℃ and 220 ℃，respectively

图10 PP4在180、200、220 ℃下的熔体强度曲线

Fig.10 Melt strength curves of PP4 at 180 ℃，200 ℃ and 220 ℃，respectively

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