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1、上海交通大学硕士学位论文 - iii - 新型丙烯乙烯共聚物结构与性能及其增韧 PP 的研究 摘 要 丙乙橡胶（Vistamaxx 或 VM）是一种新型的丙烯乙烯共聚物，是 ExxonMobil化学公司使用特殊的离散茂金属催化剂及溶液聚合法制得的可以严格控制性能的聚合物。与乙烯辛烯共聚物（POE）及乙丙橡胶（EPR）不同，该聚合物是一种乙烯含量低的热塑性弹性体。 目前对该种新型的已工业化生产的材料进行系统研究的报道较为少见。 本文综合运用红外光谱 （FTIR） ， 广角 X 射线衍射 （WAXD） ， 示差扫描量热 （DSC）等多种手段系统地表征了 VM 的结构与性能， 并且对 VM 增韧聚丙
2、烯 PP 进行了研究，还与 POE 增韧了 PP 进行了比较。探讨了聚合物共混结晶及弹性体增韧机理。 首先，本文对 VM 的结构与性能进行了较为全面的表征。结果表明：FTIR 可以定量的检测 VM 中乙烯的质量含量，VM 中的乙烯质量含量在 20%以下；VM 的 Tg在-24以下；VM 的结晶度较低，其结晶具有聚丙烯-型晶体结构特点，分子链中较短的链段可以在室温以下结晶，表现出二次结晶现象；VM 是一种透明性高、力学性能优异的热塑性弹性体材料。在 VM 中加入填料后，VM 的流动性变差；加入碳酸钙使 VM 的拉伸强度下降，加入炭黑或白炭黑都提高了 VM 的拉伸强度。 其次，本文用 VM 增韧
3、PP，考察了 PP/VM 共混物的力学性能、微观形态结构以及结晶性能，并与 PP/POE 体系进行了对比。结果表明，用 VM 或 POE 与 PP 共混，用 VM 或 POE 与 PP 共混，常温下 VM 增韧效果优于 POE，PP/VM 体系拉伸性能优于 PP/POE 体系，共混物的拉伸强度显著降低，伸长率明显增加，在 VM 和 POE 用量相当的情况下，VM 保持了比 POE 更好的拉伸性能。VM 是 PP 优异的增韧剂。 DSC 及 WAXD 综合分析结果表明，VM 具有与 PP 相同的晶型，VM 的加入使PP 的晶粒尺寸变小；随着 VM 或 POE 在共混中的比例增加，材料断裂面由脆性
4、断裂逐渐变为韧性断裂，弹性体的分散相尺寸由小变大；弹性体在 PP 内的粒径分布服从对数正态分布，VM 在 PP 中表现出比 POE 更好的分散性。 关键词 丙烯乙烯共聚物，聚丙烯，乙烯辛烯共聚物，结晶，增韧 上海交通大学硕士学位论文 - iv - A Study on Material Propertities and the Application as Toughening Agent of Novel Propylene-Ethylene Copolymer ABSTRACT Vistamaxx (VM) is a novel metallocene catalyst thermopla
5、stic elastomer synthesized by propylene and ethylene comonomer, with a propylene content over 80wt%. The composition and crystallization of VM are intermediate between amorphous EPR and semicrystalline isotactic polypropylene. VM is a tough polyolefin with soft and ealstic properties. Because VM was
6、 industrial manufactured several years ago, detail investigation of its structure and and propertities, as well as its application were rarely reported. FTIR, WAXD, DSC and mechanical tests were applied to characterize structure and propertities of VM. The mechanical, micromorphology and crystalliza
7、tion behavior of PP/VM blends was analyzed comparing with PP/POE blends. The crystallization and toughening mechanism of PP/elastomer blends were also studied. At first, structure and propertities of VM were investigated in detail. The results show that: FTIR spectrum detect ethylene content in VM q
8、uantitively, the ethylene mass content in VM is fewer than 20%. The Tg of VM is below -24. VM has a lower crystallinity with a crystal structure similar to polymorph of PP. The short sequences of propylene will crystallize at room temperature witch shows a secondary crystallization. VM is a thermopl
9、astic elastomer with high transparency and good mechanical properties. The flow propertities of VM become worse after the addition of fillers. The tensile strength of VM decreases after addition of CaCO3, while increases with the addition of Carbon Black or silica. Next, VM was used as toughening ag
10、ent for PP. The mechanical properties, micromorphology and crystallization behavior of PP/VM blends ware analyzed comparing with PP/POE blends. The results show that the tensile strength decreases and the elongation at break increases greatly for both PP/VM and PP/POE blends, VM has a better strengt
11、h strength than POE at the same content at PP blends, VM has the same crystal form as PP, and the blends keep the PP crystal structure, the addition of VM makes the PP crystal particles smaller; the distribution of elastomer particles is according to the log-normal distribution; with the increase of
12、 VM or POE content the size of the dispersed elastomer became larger, the fracture surface transfers from brittle to tough. 上海交通大学硕士学位论文 - v - Keywords propylene-ethylene copolymer, polypropylene, ethylene-octene copolymer, crystallization, toughening上海交通大学硕士学位论文 - viii - 本文使用的缩写词及符号 TPE 热塑性弹性体（ther
13、moplastic elastomer） TPO 热塑性烯烃（thermoplastic olefin） VM 产品牌号为 Vistamaxx 的丙烯乙烯共聚物缩写 PP 聚丙烯 (polypropylene) HDPE 高密度聚乙烯 （high density polyethylene） POE 乙烯辛烯共聚物 （ethylene octene copolymer） FTIR 傅立叶变换红外光谱法（Fourier transform infrared spectrophotometry） DSC 示差扫描量热法（differential scanning calorimetry） WAXD
14、广角 X 射线衍射法（wide angle X-ray diffraction） 上海交通大学硕士学位论文 - i - 上海交通大学学位论文原创性声明上海交通大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 卢 颖 日期： 2007 年 12 月 31 日 上海交通大学硕士学位论文 - ii - 上海交通大学上海交通大学 学
15、位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密 ，在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密 （请在以上方框内打“” ） 学位论文作者签名： 卢颖 指导教师签名：彭宗林 日期： 2007 年 12 月 31 日 日期： 2007 年 12 月 31 日 上海交通大学硕士学位论文 - 1 - 1 前言 1.1 热塑性弹
16、性体简介 热塑性弹性体（TPE）是最近 30 多年来发展起来的高分子材料，它的性能介于合成橡胶和热塑性塑料之间：既有橡胶的弹性但不需要硫化，又具有热塑性塑料的可加工性，即受热时可熔融、冷却后又可固态化的特点1, 2。可采用塑料工业的加工设备（注塑机、挤出机及吹塑机）进行注塑、挤出、吹塑、发泡成型生产橡胶制品，从而省略掉传统橡胶加工中的配合与硫化操作， 加工过程中产生的下角料通常可以切碎后循环使用。 TPE 是由硬链段与软链段组成的共聚物， 种类较多， 按其结构中所含的分子来分，大致可以分为 7 个系列。 （1）聚苯乙烯系（SBC） ； （2）聚烯烃系（掺混型为 TPO，动态硫化型为 TPV） ；（3） 聚二烯系 （聚丁二烯等） ；（4） 氯乙烯系；（5） 聚酯系 （EPET） ；（6）聚氨酯系（TPU） ； （7）其他系（如聚酰胺，氟树脂，氯化聚乙烯等） 。 TPE 自问世以来广泛地在汽车、电子、电气、建筑以及工艺与日常生活用品领域中
