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成核PP/回收PET共混物非等温结晶和熔融行为的研究答辩人：潘永兴指导者：麦堪成教授2007年6月16日•1.选题意义•2.国内外研究现状•3.研究方案或思路及创新之处•4.实验及讨论•5.结论•6.致谢1.选题意义聚丙烯是通用塑料，其自身存在不足之处，特别是耐冲击性能差，低温时更加严重；机械强度和硬度较低，这大大限制了PP的进一步推广应用。经过改性使PP的性能在很大的范围内得到调节和控制，实现PP的高性能化和工程塑料化。聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）被广泛应用于食品和饮料的包装，PET包装制品多为一次性使用产品，不仅浪费资源还造成环境问题。因此，国内外科技界和工业界对PET产品的回收利用技术及其产品的开发十分重视。回收PET技术主要有降解法和与其它塑料共混法，降解法对设备要求高，成本较高。2.国内外研究现状β晶PP的制备：成核剂、合适的结晶温度。β晶PP的优点：易于拉伸，具有较低的热变形温度，特别是具有较高的韧性β晶PP共混物：低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、间同立构PP、无规共聚PP、聚偏二氟乙烯、聚酰胺6、乙烯－辛烯共聚物和乙丙橡胶等。β晶PP复合材料：碳酸钙、滑石粉填充；镁盐晶须、云母、玻璃纤维增强。2.国内外研究现状回收PET（r-PET）与PE、PP、PC、PA或PVC合金化已有研究。r-PET与PP共混物的研究集中在力学性能方面，Friedrich等用r-PET制备了微纤维增强PP复合材料，使PP弯曲模量和强度、冲击性能提高。Santos等发现少量r-PET制备的纤维能明显提高PP的力学性能。3.研究方案或思路及创新之处目前，用少量r-PET强化PP的研究较少，并且结晶性聚合物的共混物力学性能取决于组分的结晶形态和结晶行为，而结晶行为又与组分间界面相互作用有关。加入r-PET强化PP，并利用PP晶型的转变，从而达到PP增强增韧效果的研究更是一种创新。4.实验及讨论•4.1共混物的制备•4.2PP的β晶含量与成核剂用量的关系•4.3成核PP/r-PET共混物的非等温结晶和熔融行为•4.4增容成核PP/r-PET共混物的非等温结晶和熔融行为•4.5不同熔融温度下成核PP/r-PET共混物的非等温结晶和熔融行为•4.6不同熔融时间下成核PP/r-PET共混物的非等温结晶和熔融行为4.1共混物的制备原料：PP：牌号EPS30R，新疆独山子石化公司产品；r-PET为回收瓶料；β晶成核剂为实验室制备。实验步骤：先将β晶成核剂和PP按一定质量比例均匀混合后在双螺杆挤出机上挤出，再将得到的成核PP和r-PET按一定质量比例均匀混合后在双螺杆挤出机上挤出，其中有的样品添加了相容剂。4.2PP的β晶含量与成核剂用量的关系不同成核剂含量的成核PP的熔融DSC曲线1201401601805wt%4wt%3wt%2wt%EndoTemperature/oC添加β晶成核剂后形成PP的β晶。成核剂含量为3wt％时最有利于形成PP的β晶。4.3成核PP/r-PET共混物的非等温结晶和熔融行为添加r-PET后，共混物中PP的结晶峰向低温方向偏移,并且PP的β晶含量显著下降；不同的r-PET含量对共混物中PP的结晶行为基本没有影响。不同PET含量的成核PP/r-PET共混物中PP的非等温结晶和熔融DSC曲线120140160180030wt%20wt%10wt%EndoTemperature/oC100120140160180030wt%20wt%10wt%EndoTemperature/oC4.4增容成核PP/r-PET共混物的非等温结晶和熔融行为100120140160180uncompatibilizedPOE-g-MAEVA-g-MAPP-g-GMAPP-g-MAEndoTemperature/oC120140160180uncompatibilizedPOE-g-MAEVA-g-MAPP-g-GMAPP-g-MAEndoTemperature/oC添加相容剂后PP的结晶峰向高温方向偏移；不同相容剂增容对共混物中PP的结晶影响不同；添加相容剂有利于形成PP的β晶；PP-g-MA最有利于PPβ晶的形成。不同种类相容剂增容成核PP/r-PET共混物中PP的非等温结晶和熔融DSC曲线相容剂用量高，共混物中PP的结晶峰向低温方向偏移；相容剂用量高，有利于形成PP的β晶。不同用量PP-g-MA增容成核PP/r-PET共混物中PP的非等温结晶和熔融DSC曲线1201401601802wt%4wt%EndoTemperature/oC1001201401601802wt%4wt%EndoTemperature/oC4.4增容成核PP/r-PET共混物的非等温结晶和熔融行为100120140160180nucleated-PPnucleated-PP/PP-g-MAEndoTemperature/oC成核PP/PP-g-MA共混物中PP的非等温结晶和熔融DSC曲线添加PP-g-MA对PP的结晶行为基本没有影响；在成核PP/PP-g-MA共混物中，PP-g-MA不利于形成PP的β晶。120140160180nucleated-PP/PP-g-MAnucleated-PPEndoTemperature/oC4.4增容成核PP/r-PET共混物的非等温结晶和熔融行为4.5不同熔融温度下成核PP/r-PET共混物的非等温结晶和熔融行为不同熔融温度下成核PP/r-PET/PP-g-MA（70/30/5）中PP的非等温结晶和熔融DSC曲线120140160180220oC240oC260oC280oCEndoTemperature/oC110120130140150220oC240oC260oC280oCEndoTemperature/oC提高熔融温度，共混物中PP的结晶峰向低温方向偏移；提高熔融温度，有利于形成PP的β晶。4.6不同熔融时间下成核PP/r-PET共混物的非等温结晶和熔融行为1001201401605min10min15minEndoTemperature/oC不同熔融时间下成核PP/r-PET/PP-g-MA（70/30/5）中PP的非等温结晶和熔融DSC曲线延长熔融时间，共混物中PP的结晶峰向低温方向偏移；延长熔融时间，有利于形成PP的β晶。1201401601805min10min15minEndoTemperature/oC4.6不同熔融时间下成核PP/r-PET共混物的非等温结晶和熔融行为1001201401605min10minEndoTemperature/oC不同熔融时间下成核PP/r-PET/PP-g-MA（80/20/4）中PP的非等温结晶和熔融DSC曲线熔融5min和熔融10min对共混物中PP的结晶没有明显影响；熔融5min和熔融10min得到PP的β晶含量基本一样。12014016018010min5minEndoTemperature/oC5.结论（1）r-PET抑制成核PP/r-PET共混物中PPβ晶的形成；（2）在PP-g-MA，PP-g-GMA，EVA-g-MA，POE-g-MA四种相容剂中，PP-g-MA最有利于成核PP/r-PET共混物中PPβ晶的形成；（3）提高熔融温度和延长熔融时间都有利于成核PP/r-PET共混物中PPβ晶的形成，熔融时间与成核PP/r-PET共混物中r-PET的含量有关。致谢本论文实在敬爱的导师麦堪成教授的精心指导下完成的。感谢恩师在学业、实验技术方面对我悉心相授，在工作上给我全力的支持和帮助，在生活中给我无微不至的关怀。感谢实验室的师兄师姐在本论文的完成过程中给予的意见和建议，从他们身上学会了许多实验技能和方法。特别是陶友季师兄，从实验方案设计，实验结果分析等各方面给予了很多的帮助。在此，对他们表示衷心的感谢！在本论文的工作期间，得到材料所汤丽莺和黄爱萍老师的照顾。在此，向各位老师致以真诚的谢意！谢谢！