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摘 要

 研究了聚丙烯（PP）/ CaCO3增韧母料（CTM）复合材料的形貌，结晶和熔融行为，机械和热性能。在本研究中使用了两种不同分子量（MW）的PP（001和S1003）。通过热重分析以及差示扫描量热法（TG / DSC）两种方式来分析测定CTM的组成。 SEM图像显示，颗粒的分散与基体的MW无明显关系，具有致密结构的颗粒的良好分散使得复合材料性能的研究成为可能。两种PP的结晶度都降低，而Tcs在加入CTM时转移到较高的温度。 23℃时随着CTM含量的增加，储能模量（E'）以及弯曲模量也随之增加，这意味着PP复合材料的刚度也随之提高。由于拉伸的过程中的剥离，拉伸强度和屈服强度都降低。 PP 001（高MW）具有增韧的协同效应。而CTM中的PE对HDT中得到的高温耐热性和刚度有不利影响。 PP复合材料的Izod缺口冲击强度随着CTM在23℃和0℃的含量而增加，并且在两种PP复合材料的室温下都可以观察到急剧增加。 001复合材料的断面形状相比于S1003的复合材料的断口形状更强，剪切变形增强。计算出临界韧带厚度（τc）分别为1.31μm和2.46μm。它表明τc受矩阵的MW影响。 CTM的存在也提高了两种PP复合材料的熔体流动性和尺寸稳定性。

Study on Crystallization Properties of Polypropylene / Calcium Carbonate Composites

Abstract

The morphologies, crystallization and melting behavior, mechanical and thermal properties of polypropylene (PP)/CaCO3 toughening masterbatch (CTM) composites were investigated. Two PPs (001 and S1003) with different molecular weight (MW) were used in this study. The composition of CTM was determined by thermogravimetry /differential scanning calorimetry (TG/DSC) analysis. The SEM images showed that the dispersion of particles had no obvious relation with the MW of the matrix and the good dispersion of particles with dense structure made the study on the properties of composites to be possible.。The crystallinities of both PPs decreases whileTcs shifted to higher temperatures with the addition of CTM. The flexural modulus and storage modulus (E’) at 23°C increased with the increasing CTM content, implying the improvement of stiffness in both PP composites. The tensile strength and yield strength decreased because of the debonding during tensile process. PP 001 (high MW) has the synergistic effect in toughening. Whereas, PE in CTM had an adverse influence on the heat resistance and stiffness at high temperature, which was obtained in HDT. The Izod notched impact strength of PP composites was increased with the content of CTM at 23°C and 0°C and a sharp increase can be observed at room temperature of both PP composites. The shape of fracture surface of 001 composites was tougher than those of S1003 composites and the shear deformation was enhanced with the addition of CTM. It was calculated that the critical ligament thickness (τc) is 1.31 μm and 2.46 μm for …., respectively. It indicated τc was affected by the MW of the matrix. The presence of CTM also improves the melt flowability and dimensional stability of both PP composites.

目 录

摘 要 I

Abstract Ⅱ

第一章 绪 论 1

1.1前言 1

1.2 等规聚丙烯的晶形 2

1.2.1α晶型 2

1.2.2β晶型 2

1.2.3γ晶型 2

1.3聚丙烯的改性方法 2

1.3.1物理改性 3

1.3.2化学改性 5

1.4β晶聚丙烯/ CaCO₃复合材料研究进展..................................................................6

第二章 实验部分 7

2.1实验部分 7

2.1.1实验主要原料 7

2.1.2实验设备和仪器 8

2.1.3样品的制备 9

2.1.4实验的工艺流程 10

2.1.5试样测试方法 10

第三章 结果与讨论 12

3.1密度测量 12

3.2 DSC分析 13

3.3 PLM分析 16

3.4熔体流动速率（MFR)测试 17

3.5收缩率 18

3.6本章小结 19

参考文献 20

致谢 23

第一章 绪 论

1.1前言

聚丙烯（PP）是最重要的热塑性聚合物之一，因为它具有优异的性能，如制造成本低，加工容易以及良好的机械和热性能。 然而，低缺口冲击强度和低温脆性阻碍了其作为工程塑料的应用。 为了克服这个缺点，已经提出了许多方法。我国紧随国际脚步，在上个世纪六十年代开始聚丙烯的工业化生产，并且伴随着国内外关于聚丙烯生产技术和工艺的不断交流与创新，国内聚丙烯的生产工艺也日趋完善，产品质量不断提高。在这些年，聚丙烯的应用非常的广泛，无论是在建筑行业、交通行业，还是纺织业、家电行业等等，我们都可以看到聚丙烯活跃的身影。聚丙烯可以制成管材、塑料薄膜、纤维制品等等多种多样的产品。我国聚丙烯的年产量非常之大，每年能有几百万吨。

通过与橡胶和弹性体（例如乙烯 - 丙烯 - 二烯橡胶（EPDM），乙烯 - 丙烯橡胶（EPR），苯乙烯 - 丁二烯 - 苯乙烯橡胶（SBS）和乙烯 - 丙烯 - 二烯橡胶）共混来提高PP的韧性是普遍的方法，辛烯弹性体（POE）。橡胶颗粒的增韧机理已经被研究了很长时间。通常接受橡胶颗粒作为应力集中器，由于基体聚合物中改性剂颗粒的刚度不同。应力集中导致橡胶颗粒内的微孔或颗粒与基体之间界面处的空穴^[1]。空隙的形成释放了体积应变和塑性约束，促进了基体的塑性变形。在变形过程中，能量被基质的剪切屈服或裂纹吸收^[2]。颗粒间距离是影响基体韧性的主要因素。当低于临界值时，将观察到共混物的脆性 - 延性转变^[3]。然而，橡胶和弹性体的结合倾向于降低基质的刚度。

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