分子筛负载有机磷酸酯成核体系对聚丙烯性能的影响研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.09.015

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (9): 95-102.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.09.015

分子筛负载有机磷酸酯成核体系对聚丙烯性能的影响研究

孟鑫(), 范敏, 童闯闯, 李超, 高津, 辛忠()

华东理工大学化工学院，上海市多相结构重点实验室，产品工程系，上海 200237

收稿日期:2021-03-11 出版日期:2021-09-26 发布日期:2021-09-23
作者简介:孟鑫（1978—），女，副教授，主要基于聚烯烃添加剂构效关系研究进行高性能聚烯烃材料的调控制备。
基金资助:
国家自然科学基金项目(21776079)

Effect of Zeolite⁃loaded Organophosphate Nucleation System on Properties of Polypropylene

MENG Xin(), FAN Min, TONG Chuangchuang, LI Chao, GAO Jin, XIN Zhong()

Production Engineering Department，School of Chemical Engineering，East China University of Science and Technology，Shanghai 200237，China

Received:2021-03-11 Online:2021-09-26 Published:2021-09-23
Contact: XIN Zhong E-mail:mengxin@ecust.edu.cn;xzh@ecust.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

采用溶液浸渍法制备了不同分子筛负载有机磷酸酯（MBP）成核体系，研究其对等规聚丙烯（iPP）结晶性能和力学性能的影响，并通过扫描电子显微镜观察不同分子筛对MBP的分散情况，进而揭示不同分子筛负载MBP对iPP成核性能提升差异的原因。结果表明，B类分子筛?1和B类分子筛-2负载MBP对iPP性能影响有限。而A类分子筛-1和A类分子筛-2负载MBP成核体系对iPP的性能提升明显：不仅促使iPP的结晶温度分别提高了10 ℃和6 ℃；也在促使iPP的弯曲模量分别提高29.9 %和13.0 %的同时，使得其冲击强度分别提升8 %和7 %，起到了有效的刚韧平衡的作用。成核体系的SEM结果表明，A类分子筛-1的加入能有效分散MBP，从而促使其在iPP当中发挥成核性能；而B类分子筛?1本身团聚严重，无法很好地分散MBP，因此无法发挥提升iPP成核性能的作用。

关键词: 聚丙烯, 分子筛, 有机磷酸酯, 结晶性能, 力学性能

Abstract:

A nucleation system based on the zeolite-loading organic phosphate （MBP） was fabricated through a solution immersion method， the influence of this nucleation system on the crystalline and mechanical properties of isotactic polypropylene （iPP） was investigated. The effect of different types of zeolites on the dispersion of MBP was characterized using scanning electron microscope （SEM） to investigate the reason why the zeolites can improve the nucleation of MBP in iPP. The results indicated that the MBPs loaded with B-zeolite-1 and B?zeolite-2 had little effect on the performance enhancement of iPP. However， both of them improved the properties of iPP significantly. The nucleated iPP achieved an increase in crystallization temperature by 10 and 6.0 °C for he MBPs loaded with B-zeolite-1 and B-zeolite-2， respectively. The stiffness and toughness increased synchronously. The flexural modulus resulting from the MBPs loaded with B?zeolite-1 and B-zeolite-2 increased by 29.9 % and 13.0 %， respectively. The impact strength from the MBPs loaded with B?zeolite-1 and B?zeolite-2 increased by 8 % and 7 %， respectively. SEM observation indicated that the A?zeolite-1 was well dispersed in the MBP， generating a good nucleation effect on the crystallization of iPP. B-zeolite-1 showed serious self-agglomeration and could not be dispersed in the MBP. Therefore， it cannot act as a nucleation agent to promote the nucleation of MBP.

Key words: polypropylene, zeolite, organic phosphate, crystalline property, mechanical property

中图分类号:

TQ325.1⁺4

孟鑫, 范敏, 童闯闯, 李超, 高津, 辛忠. 分子筛负载有机磷酸酯成核体系对聚丙烯性能的影响研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(9): 95-102.

MENG Xin, FAN Min, TONG Chuangchuang, LI Chao, GAO Jin, XIN Zhong. Effect of Zeolite⁃loaded Organophosphate Nucleation System on Properties of Polypropylene[J]. China Plastics, 2021, 35(9): 95-102.

图/表 11

图1 NA11和MBP的分子结构式

Fig.1 Structure of NA11 and MBP

图2 不同分子筛负载MBP成核体系改性iPP的DSC曲线

Fig.2 DSC curves of iPP/MBP?zeolite system

样品	结晶峰温度/℃	结晶焓/ J?g^-1	二次熔融焓/J?g^-1	结晶度/ %
iPP	119.3	93.1	66.5	31.8
iPP/MBP	120.0	94.3	66.6	31.9
iPP/MBP?B?zeolite?1	120.4	93.4	69.8	33.4
iPP/MBP?B?zeolite?2	120.5	94.3	66.6	31.9
iPP/MBP?A?zeolite?2	126.0	98.1	73.5	35.2
iPP/MBP?A?zeolite?1	129.8	101.3	75.3	36.6

表1 结晶性能相关数据

Tab.1 Crystallization performance

图3 不同分子筛负载MBP成核体系对iPP力学性能的影响

Fig.3 Mechanical properties of iPP/MBP?zeolite system

图4 3种不同iPP系统在不同降温速率下的结晶曲线

Fig.4 Crystallization curves of three different systems of iPP at different cooling rates

样品	$结晶速率$ / ℃?min^-1	结晶峰温度/℃	半结晶时间/s
iPP	2.5	126.3	138.9
	5	123.4	79.8
	10	120.3	49.8
	20	116.8	28.8
	30	114.7	19.3
iPP/MBP?B?zeolite?1	2.5	126.5	135.2
	5	123.7	66.6
	10	121.3	43.6
	20	118.6	26.8
	30	116.8	17.8
iPP/MBP?A?zeolite?1	2.5	132.8	104.5
	5	130.9	58.4
	10	129.8	31.3
	20	124.9	18.6
	30	122.5	13.2

样品	$结晶速率$ / ℃?min^-1	结晶峰温度/℃	半结晶时间/s
iPP	2.5	126.3	138.9
	5	123.4	79.8
	10	120.3	49.8
	20	116.8	28.8
	30	114.7	19.3
iPP/MBP?B?zeolite?1	2.5	126.5	135.2
	5	123.7	66.6
	10	121.3	43.6
	20	118.6	26.8
	30	116.8	17.8
iPP/MBP?A?zeolite?1	2.5	132.8	104.5
	5	130.9	58.4
	10	129.8	31.3
	20	124.9	18.6
	30	122.5	13.2

表2 3种不同iPP体系在不同降温速率下的结晶温度和半结晶时间

Tab. 2 Tc and t1/2 of three different systems of iPP at different cooling rates

表2 3种不同iPP体系在不同降温速率下的结晶温度和半结晶时间

Tab. 2 Tc and t1/2 of three different systems of iPP at different cooling rates

图5 3种不同体系的相对结晶度随温度的关系曲线

Fig.5 Relative crystallinity of three different systems as a function of temperature

图6 3种iPP系统的Friedman曲线

Fig.6 Friedman curves of three iPP samples

图7 3种iPP体系的相对结晶度与活化能的关系曲线

Fig.7 Activation energy as a function of relative crystallinity curves of three iPP samples

图8 MBP、A?zeolite?1、B?zeolite?1、MBP?A?zeolite?1和MBP?B?zeolite?1粉末的SEM照片

Fig.8 SEM of MBP，A?zeolite?1，B?zeolite?1，MBP?A?zeolite?1 and MBP?B?zeolite?1 particles

图9 iPP/MBP、iPP/MBP?A?zeolite?1和iPP/MBP?B?zeolite?1样品的刻蚀SEM照片

Fig.9 SEM of iPP/MBP， iPP/MBP?A?zeolite?1 and iPP/MBP?B?zeolite?1 samples after etching

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