高韧性PP/POE-g-MAH/EVOH阻隔材料的制备、结构及性能研究

作     者：吕妍妍 

作者单位：中北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡国胜

授予年度：2013年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：PP/POE-g-MAH/EVOH阻隔材料 阻隔性能 形态结构 流变行为 结晶动力学 

摘      要：聚丙烯的改性是塑料加工行业活跃的领域之一，相对于聚乙烯，其链结构有其独特之处，不仅均聚物结构变化大，共聚物改性潜力更大，尤其对其阻隔性能的改性，可以制成具有优异阻透性能的包装材料，为了提高其阻隔性能，本课题采用目前阻隔性能最好的乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)对其进行改性，但两者不相容，本课题以POE-g-MAH为增容剂，在提高共混物相容性的同时提高共混物的韧性。采用拉伸/冲击试验、吸油率、扫描电子显微镜(SEM)、毛细管流变仪、差示扫描量热仪(DSC)和偏光显微镜(POM)等对PP/POE-g-MAH/EVOH阻隔材料的力学性能、阻隔性能、形态结构、流变性能和结晶性能等方面进行了研究。 力学性能和阻隔性能研究结果表明，当阻隔材料的配比为PP/POE-g-MAH/EVOH=90/10/10时，材料的冲击强度和拉伸强度达到最大值，分别为77.317KJ/m和30.78MPa，与纯PP相比，共混材料的冲击强度和拉伸强度分别提高了17.45倍和69.10%;共混材料体系的吸油值均随EVOH含量的增加而降低，也就是体系阻隔材料的阻隔性能随着EVOH含量的增加而提高，SEM照片表明，体系中分散相EVOH在基体相中有一定的长径比，整体呈现椭圆形，局部呈现少量片层状结构，再加上EVOH本身的阻隔性能非常优异，分散在基体相中在一定程度上可以起到延长渗透路径的作用，因此共混物的阻隔性能整体上得到了提高。 考察了EVOH含量对PP/POE-g-MAH/EVOH阻隔材料流变行为的影响。研究结果表明PP/POE-g-MAH/EVOH共混物为假塑性流体，在同一剪切速率下，随着EVOH含量的增加，其所需的剪切应力先增加后减小，其稠度K随着EVOH含量的增加出现相同的趋势即先增大后减小。共混物的黏度随剪切速率的升高均有降低趋势，表现出“切力变稀现象。体系的表观粘度随EVOH含量的增加呈现先增加后降低的趋势。PP/POE-g-MAH/EVOH共混物的黏流活化能高于未含EVOH的，这表明共混物对温度的敏感性较强。 采用DSC研究了PP/POE-g-MAH/EVOH共混物的结晶动力学。等温结晶动力学研究结果表明Avrami方程可以很好的描述材料的等温结晶过程，EVOH的加入改变了PP/POE-g-MAH/EVOH阻隔材料成核机理，可以明显提高PP的结晶成核速率，起到异相诱导成核的作用。用Hoffman-Weeks理论得出PP/POE-g-MAH/EVOH阻隔材料的平衡熔点均高于PP的，这说明EVOH的加入提高了PP的结晶完善程度。Hoffman-Lauritzen理论的研究结果表明垂直于分子链方向的折叠自由能e增大，说明EVOH的加入使PP分子链排入晶格的阻力增大，阻碍了PP分子链折叠排入晶格的运动。 非等温结晶研究结果表明：EVOH的加入阻碍了晶体的生长，降低了结晶生长速率，同时也改变了PP的成核和晶体生长规律。 偏光显微镜研究结果表明：EVOH加入后，阻碍了PP球晶的径向发射生长，球晶生长不完善，PP球晶尺寸减小。