新型聚烯烃弹性体的结构和性能及其在共混纺丝中的应用

热塑性聚烯烃弹性体论文 构象规整性论文 共混纤维论文
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ExxonMobile和DOW化学公司分别采用限定几何构型催化剂技术开发的丙烯-乙烯共聚物Vistamaxx和Versify,是新型热塑性聚烯烃弹性体材料,具有可控的分子结构、优异的力学性能和良好的加工性能,可广泛应用于薄膜和包装材料、聚合物及其纤维改性等领域。本文利用13C—NMR研究Vistamaxx(VM)和Versify的链段结构,发现不同牌号VM和Versify之间链段结构差异很大,VM1000和Versify3401结晶乙烯链段含量最多,VM3000最少,VM2210介于两者之间。利用FTIR研究其构象规整性,证实结晶区大分子螺旋构象以短程序列为主,VM2210升温达到熔点后螺旋构象仍能在一定范围内稳定存在;而Versify3401在升温达到熔点时螺旋构象就遭到破坏。利用DSC、WAXD和热台偏光显微镜研究其结晶性能,结果表明VM和Versify结晶度小,晶体属于球晶,结晶不完善,结晶过程缓慢,其中VM2210结晶度略大于Versify3401。DSC数据还表明VM和Versify的结晶温度从高到低依次为VM2210、VM1100、Versify3401和VM3000。对VM3000/等规聚丙烯(iPP)共混物的非等温结晶动力学研究表明,iPP的加入使结晶速率变大,结晶焓增加,但Avarami指数变化不大。利用特别设计的双螺杆纺丝机进行了聚烯烃弹性体/聚丙烯的一步法共混纺丝,并对共混纤维的结晶结构、取向度和力学性能进行了分析。利用WAXD研究了共混纤维的结晶结构,表明iPP的加入提高了共混纤维的结晶度。对共混纤维进行双折射测试,发现拉伸和加入iPP都使纤维的取向度得到提高。双螺杆熔融共混纺丝机的使用提高了共混的效果,使纤维的力学性能得到了提高,纺制出的聚烯烃弹性体纤维的力学强度高于氨纶,可以达到服用的力学性能指标。在聚烯烃纤维中加入等规聚丙烯,共混纤维的断裂强度得到较大提高。另一方面在聚丙烯纤维中添加聚烯烃弹性体,可提高其韧性。
摘要第5-7页
ABSTRACT第7-8页
第一章 前言第12-23页
    1.1 热塑性弹性体的发展现状第12-13页
    1.2 新型热塑性弹性体第13-15页
    1.3 茂金属催化热塑性聚烯烃弹性体第15-20页
        1.3.1 茂金属催化热塑性聚烯烃弹性体的发展第15-17页
        1.3.2 新型茂金属聚烯烃弹性体的研究现状第17-18页
        1.3.3 聚烯烃弹性体的研究方法和方向第18-20页
    1.4 聚烯烃弹性体/聚丙烯共混物的制备第20-22页
    1.5 课题研究内容第22-23页
第二章 新型热塑性聚烯烃弹性体结构和性能的研究第23-57页
    2.1 实验原料第23-24页
    2.2 实验方法第24-25页
        2.2.1 核磁共振测试(NMR)第24页
        2.2.2 红外光谱测试(FTIR)第24页
        2.2.3 差示扫描量热法测试(DSC)第24-25页
        2.2.4 广角X射线衍射(WAXD)第25页
        2.2.5 热台偏光显微镜(POM)第25页
    2.3 结果与讨论第25-56页
        2.3.1 核磁共振(~(13)C CP/MAS NMR)第25-29页
        2.3.2 红外光谱(FTIR)第29-39页
        2.3.3 差示扫描量热分析(DSC)第39-53页
        2.3.4 广角X射线衍射分析(WAXD)第53-54页
        2.3.5 热台偏光显微镜分析(POM)第54-56页
    2.4 本章小结第56-57页
第三章 茂金属热塑性聚烯烃弹性体共混纤维的制备和性能研究第57-75页
    3.1 前言第57-58页
    3.2 纺丝第58-60页
        3.2.1 设备第58页
        3.2.2 原材料第58-59页
        3.2.3 共混物的制备第59页
        3.2.4 纺丝工艺选择第59-60页
    3.3 拉伸第60页
    3.4 测试第60-62页
        3.4.1 纤维纤度的测定第60-61页
        3.4.2 广角X射线衍射(WAXD)测试第61页
        3.4.3 纤维的双折射率测试(Δn)第61页
        3.4.4 机械性能测试第61-62页
    3.5 结果与讨论第62-73页
        3.5.1 纺丝设备的选择第62-64页
        3.5.2 纺丝温度的优化第64页
        3.5.3 卷绕速度的选择第64-65页
        3.5.4 共混纤维的WAXD分析第65-67页
        3.5.5 纤维的双折射率测试(Δn)第67-70页
        3.5.6 纤维的力学性能第70-73页
    3.6 本章小结第73-75页
第四章 全文总结第75-76页
参考文献第76-82页
攻读硕士学位期间发表的论文和所获的奖励第82-83页
致谢第83页
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