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在聚丙烯中添加成核剂是改善其性能的重要方法之一,不同成核剂在聚丙烯中的作用效果各不相同。α晶型成核剂可显著改善聚丙烯的刚性,但会降低其韧性,而β晶型成核剂会显著改善聚丙烯的韧性,但刚性会略有降低,因此如何用Cα/β复合成核剂来调控聚丙烯刚性和韧性之间的关系成为聚丙烯改性中的关键问题之一。本文首先以环己胺和均苯三甲酰氯为原料制备了均苯三甲酰三(环己胺)(BTA-99),采用差示扫描量热法(DSC)对其改性聚丙烯的结晶熔融行为进行研究,结果发现BTA-99能明显提高聚丙烯的结晶峰温度,且只在163℃左右出现一个熔融峰,表明BTA-99是典型的α晶型成核剂。另外将BTA-99与三种不同的β晶型成核剂庚二酸钙(CaPi)、N,N’-二环己基对苯二甲酰胺(TMB-5)、稀土成核剂WBG-Ⅱ对比,采用Fillon方法分别研究了它们的成核效率,发现四种成核剂的成核效率顺序为WBG-Ⅱ>TMB-5>BTA-99>CaPi。将 BTA-99 分别与 TMB-5、CaPi、WBG-Ⅱ 以质量比为 1:4、1:3、2:3、1:1、3:2、3:1、4:1的比例混合,制备一系列复合成核剂(BxTy、BxCy、BxWy)。对各复合成核剂改性聚丙烯进行DSC测试,发现复合成核剂BxTy和BxWy改性聚丙烯的结晶峰温度随着BTA-99添加量的增加呈现先增加后降低的趋势,当复合比为1:1和2:3时,复合成核剂BxTy和BxWy改性聚丙烯的结晶峰温度分别达到最高值129.7℃和128.9℃;而BxCy改性聚丙烯结晶峰温度则一直增加,当复合比为4:1时,结晶峰温度最高为127.6℃。随后采用广角X-射线衍射法(WAXD)对系列复合成核剂改性聚丙烯进行了晶型研究,结合Tumer-Jones公式计算各改性聚丙烯β晶相对含量发现:三种复合成核剂BxTy、BxCy、BxWy复合比分别为1:1、4:1、2:3时,改性聚丙烯中β晶相对含量分别达到最高值53.6%、10.4%和47.5%,这与DSC所得结果一致,由此可得三种复合成核剂BxTy、BxCy、BxWy的最佳复合比分别为1:1、4:1、2:3。对改性聚丙烯进行力学性能验证,弯曲模量、拉伸强度、冲击强度、热变形温度等各项测试结果表明:具有最佳复合比的成核剂B1T1、B4C1、B2W3改性聚丙烯均能很好的提高聚丙烯的综合性能,在一定程度上实现不同性能之间的平衡,特别是B1T1,使得聚丙烯弯曲模量、拉伸强度以及冲击强度分别提升了 43.78%、9.52%和27.27%,热变形温度也提高了 45.15%,是真正意义上的高性能复合成核剂。采用Caze法确定了复合成核剂B1T1、B4C1、B2W3改性聚丙烯的非等温结晶动力学参数,结果表明:在相同的降温速率Φ下,改性聚丙烯的结晶峰温度都高于空白聚丙烯,并且随着Φ的增加,聚丙烯的结晶峰温度由高变低,结晶峰宽逐渐增大。由Caze法计算的结晶峰温度与DSC实验所得基本相同可知Caze法的有效性。对改性聚丙烯非等温过程的成核机理进行研究表明:复合成核剂的加入改变了聚丙烯的晶体生长方式,使其由均相成核的多维球晶生长转变为异相成核的二或三维球晶生长,同时,聚丙烯的结晶峰温度明显提高,半结晶时间显著降低,但是由于复合成核剂对聚丙烯分子链的阻碍作用,使得其并没有降低聚丙烯的结晶活化能,反而使得结晶活化能有所提高。