磷酸酯盐类成核剂对煤基抗冲共聚聚丙烯K8708结晶和力学性能的影响研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.01.004

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (1): 19-24.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.01.004

磷酸酯盐类成核剂对煤基抗冲共聚聚丙烯K8708结晶和力学性能的影响研究

黄起中()

国家能源集团国能榆林化工有限公司，陕西榆林 719000

收稿日期:2024-04-12 出版日期:2025-01-26 发布日期:2025-02-14
作者简介:黄起中（1979-），男，高级工程师，主要从事煤化工生产技术、聚烯烃生产技术及产品开发工作，hqz1685@163.com

Effect of phosphate nucleating agents on crystallization and mechanical properties of coal⁃based impact⁃resistant copolymerization⁃type polypropylene K8708

HUANG Qizhong()

CHN Energy Shenhua Yulin Energy Chemical Co，Ltd，Yulin 719000，China

Received:2024-04-12 Online:2025-01-26 Published:2025-02-14

摘要/Abstract

摘要：

通过两种磷酸酯羟基铝盐成核剂NA⁃21和TD⁃531对煤基抗冲共聚聚丙烯K8708结晶过程的影响研究，实现抗冲共聚聚丙烯的力学性能调控。结果表明，两种成核剂均为聚丙烯（PP）α型成核剂，可显著提高PP的结晶峰温度和结晶成核密度，进而加速其整体结晶速率，实现其刚性和加工效率的双提升。其中成核剂TD⁃531相对于NA⁃21对PP性能提升的作用更为明显，在添加量仅为0.075 %时，不仅可使PP的结晶峰温度和半结晶时间分别提升和降低至131.8 ℃和0.35 min，相对于空白PP分别提高10.0 ℃和降低5.48 min；同时，使得PP的弯曲模量和冲击强度分别提升到1 377 MPa和68.9 kJ/m²，相对于空白PP分别提升330 MPa和22.3 kJ/m²，体现出优良的刚韧平衡作用，此作用与此成核剂优良的分散性能密切相关。

关键词: 磷酸盐成核剂, 煤基聚丙烯, 结晶性能, 力学性能, 刚韧平衡

Abstract:

The effect of two types of phosphate ester hydroxyaluminum salt nucleating agents， NA⁃21 and TD⁃531， on the crystallization process of coal⁃based impact⁃resistant copolymerization⁃type polypropylene （PP） was investigated， realizing the regulation of the mechanical properties of the PP. The results indicated that both of the nucleating agents could act as α⁃Type nucleating agents for the PP to significantly increase its crystallization peak temperature and nucleation density， thus accelerating the overall crystallization rate of the PP and improving its rigidity and processing efficiency. TD⁃531 generated a more significant effect on improving the performance of the PP in contrast to NA⁃21. When the addition amount of TD⁃531 was only 0.075 %， the crystallization peak temperature of the PP increased to 131.8 ℃， its semi⁃crystallization time decreased to 0.35 min. Compared to those of pure PP， the crystallization peak temperature increase by 10 ℃ and the semi⁃crystallization time decreased by 5.48 min. Meanwhile， the flexural modulus and impact strength of the PP increased to 1 377 MPa and 68.9 kJ/m²， respectively， which were increased by 330 MPa and 22.3 kJ/m²， respectively， compared to those of pure PP. This demonstrated a good balance between the rigidity and toughness thanks to a good dispersion effectiveness of the nucleating agent.

Key words: phosphate nucleating agent, coal?based polypropylene, crystallization performance, mechanical property, rigidity and toughness balance

中图分类号:

TQ325.1⁺4

黄起中. 磷酸酯盐类成核剂对煤基抗冲共聚聚丙烯K8708结晶和力学性能的影响研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(1): 19-24.

HUANG Qizhong. Effect of phosphate nucleating agents on crystallization and mechanical properties of coal⁃based impact⁃resistant copolymerization⁃type polypropylene K8708[J]. China Plastics, 2025, 39(1): 19-24.

图/表 12

图1 二［2，2’⁃亚甲基双（4，6⁃二叔丁基）磷酸酯］羟基铝盐的分子结构

Fig.1 Molecular structure of Di ［2，2'⁃methylene bis（4，6⁃di⁃tert⁃butyl） phosphate］ hydroxy aluminum salt

样品编号	1010抗氧剂含量	168抗氧剂含量	硬脂酸钙含量	TD⁃531成核剂含量	NA⁃21成核剂含量
样品1	0.04	0.08	0.04	0.050	-
样品2	0.04	0.08	0.04	0.075	-
样品3	0.04	0.08	0.04	0.100	-
样品4	0.04	0.08	0.04	0.150	-
样品5	0.04	0.08	0.04	0.200	-
样品6	0.04	0.08	0.04	-	0.050
样品7	0.04	0.08	0.04	-	0.075
样品8	0.04	0.08	0.04	-	0.100
样品9	0.04	0.08	0.04	-	0.150
样品10	0.04	0.08	0.04	-	0.200

表1 实验所需助剂配料表 (%)

Tab.1 List of additives required for the experiment

图2 成核剂对PP结晶性能的影响

Fig.2 The influence of nucleating agents on the crystallization properties of PP

样品	成核剂浓度/%	结晶峰温度/℃	结晶起始温度/℃	结晶焓/ J·g^-1	结晶度/%
PP	—	121.9	125.7	60.9	29.6
TD⁃531/PP	0.050	130.7	134.1	86.6	42.0
	0.075	131.8	135.3	90.4	43.9
	0.100	131.7	135.1	88.6	43.0
	0.150	132.8	136.1	88.9	43.2
	0.200	132.8	136.3	93.0	45.1
NA⁃21/PP	0.050	128.9	131.9	93.8	45.5
	0.075	128.8	131.6	95.9	46.6
	0.100	129.0	132.4	94.3	45.8
	0.150	130.3	132.7	90.4	43.9
	0.200	129.3	131.9	85.7	41.6

表2 成核PP体系的结晶熔融数据

Tab.2 Crystallization and melting data of nucleated PP system

图3 成核剂对PP熔融性能的影响

Fig. 3 The influence of nucleating agents on the melting properties of PP

图4 成核剂对PP等温结晶时间的影响

Fig.4 The effect of nucleating agents on the isothermal crystallization time of PP

图5 PP在 147 ℃下等温结晶的PLM照片

Fig.5 PLM micrographs of isothermal crystallized PP at 147 ℃

图6 成核剂对PP刚性的影响

Fig.6 The influence of nucleating agents on the rigidity of PP

图7 成核剂对PP韧性的影响

Fig.7 The influence of nucleating agents on the toughness of PP

图8 成核剂对PP的黄度指数的影响

Fig.8 Effect of nucleating agent on the yellowness index of PP

图9 成核剂的SEM照片

Fig.9 SEM of nucleating agent

图10 不同成核剂的粒径分布

Fig.10 Particle size distribution of different nucleating agents

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磷酸酯盐类成核剂对煤基抗冲共聚聚丙烯K8708结晶和力学性能的影响研究

Effect of phosphate nucleating agents on crystallization and mechanical properties of coal⁃based impact⁃resistant copolymerization⁃type polypropylene K8708

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