学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

聚丁烯-1热塑性弹性体的制备和性能

作　者: 王吉辉
导　师: 赵永仙
学　校: 青岛科技大学
专　业: 材料学
关键词: 聚丁烯-1热塑性弹性体加工性能聚合动力学反应挤出聚合
分类号: TQ334.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 60次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

聚丁烯-1热塑性弹性体(PB-TPE)是一种待开发的新型材料,该材料具有较好的韧性和优良的耐热蠕变性。本文以负载钛(TiCl4/MgCl2)为主催化剂,Al(i-Bu)3或｛Al(i-Bu)3/AlEt3｝为助催化剂合成了PB-TPE,研究了其聚合规律。通过物理力学性能测试、PLM、IR、DSC等测试手段,分析了加工条件对PB-TPE的物理力学性能、结晶行为和聚合物形态结构的影响。研究了丁烯-1聚合动力学。通过反应挤出法合成了PB-TPE。采用｛TiCl4/MgCl2-Al(i-Bu)3-AlEt3｝负载钛/复合铝催化体系,在500ml聚合瓶中研究了PB-TPE的聚合规律,考察了复合铝配比｛Al(i-Bu)3/AlEt3｝、聚合温度及反应时间对单体转化率、催化效率和聚合物结晶度的影响。结果表明:随Al(i-Bu)3比例的增多,转化率、催化效率和结晶度都呈现先升高后下降的趋势,当AlEt3/Al(i-Bu)3=25/75时,均出现极大值;随聚合温度的升高,转化率先增大后减小,在25℃聚合时转化率最高;随着反应时间的增加,转化率不断提高。在10L聚合釜中合成了PB-TPE,考察了两种铝剂的配比对PB-TPE结构与性能的影响。结果表明:随Al(i-Bu)3比例的增多,聚合物的熔融焓(结晶度)、门尼粘度、拉伸强度、撕裂强度、硬度、密度均呈现先上升后下降的趋势,当AlEt3/Al(i-Bu)3=50/50时,均出现最大值;其滞后损失随Al(i-Bu)3比例的增多而逐渐减小。可以通过控制复合铝剂的比例来调节聚合物的相对结晶度,从而控制材料的性能。在低转化率范围内,研究了丁烯-1聚合釜聚合动力学,重点考察了催化剂浓度、聚合温度、氢气压力随反应时间的变化对单体转化率、聚合速率的影响。结果表明:在10℃～30℃范围内,本体聚合速率方程为Rp=65[Ti] [Bt] [PH2]0.4,表观活化能为46kJ/mol;溶液聚合速率方程为Rp=41[Ti] [Bt] [PH2]0.4,表观活化能为16kJ/mol。提高氢气压力可明显提高转化率和聚合速率。对PB-TPE的加工性能考察结果表明:PB-TPE需在室温放置10天以上才能进一步进行物理力学性能测试;适宜的模压温度为140-160℃;该材料反复加工达四次以上力学性能基本不变,是一种可以再利用的热塑性弹性体;Mult920是一种有效的成核改性剂,在PB-TPE中添加1份(质量份)时,能使PB-TPE的结晶速率和结晶度提高,晶粒尺寸显著减小,物理机械性得到明显改善。采用TiCl4/MgCl2-Al(i-Bu)3负载钛催化体系,通过本室自行设计的反应挤出中试设备合成了PB-TPE,研究了聚合条件及工艺参数对单体转化率及PB-TPE的结构与性能的影响,并与10L聚合釜合成的PB-TPE进行了结构与性能的对比。结果表明:聚合釜本体法合成的PB-TPE的综合性能特别是力学性能优于反应挤出本体法合成的PB-TPE,分析原因是反应挤出聚合的合成条件并没有达到最优化。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
1 文献综述  11-26
  1.1 聚丁烯-1 的开发潜力  11-12
  1.2 聚丁烯-1 的合成  12-17
    1.2.1 催化剂  12-13
      1.2.1.1 Ziegler-Natta 催化剂制备聚丁烯-1 进展  12
      1.2.1.2 茂金属催化剂制备聚丁烯-1 进展  12-13
    1.2.2 聚合方法  13-16
    1.2.3 共聚合  16-17
  1.3 结构及表征技术  17-21
    1.3.1 立构规整性的确定  17
    1.3.2 晶体结构  17-18
    1.3.3 结晶速度及其晶型转变  18-19
    1.3.4 表征手段  19-21
  1.4 聚丁烯-1 的物理力学性能  21
  1.5 聚丁烯-1 的加工  21-22
    1.5.1 i-PB 的加工  21-22
    1.5.2 PB-TPE 的加工  22
  1.6 聚丁烯-1 的应用  22-24
    1.6.1 i-PB 的应用  22-24
      1.6.1.1 管材  22-23
      1.6.1.2 其他  23-24
    1.6.2 PB-TPE 的应用  24
      1.6.2.1 电线电缆  24
      1.6.2.2 聚丙烯的增韧改性材料  24
      1.6.2.3 胶板  24
  1.7 本文的研究目标和研究内容  24-26
    1.7.1 研究目标  24
    1.7.2 主要研究内容  24-26
2 实验部分  26-30
  2.1 主要原料及处理  26
  2.2 试验方法  26-27
    2.2.1 500 ml 聚合瓶聚合  26
    2.2.2 10 L 聚合釜聚合  26-27
    2.2.3 反应挤出聚合  27
  2.3 结构表征及仪器  27-28
    2.3.1 特性黏数的测定  27
    2.3.2 全同立构含量的测定  27-28
    2.3.3 差示扫描量热测试  28
    2.3.4 红外光谱测试  28
    2.3.5 偏光显微镜测试  28
  2.4 力学性能测试及仪器  28-30
    2.4.1 塑炼  28
    2.4.2 仪器设备  28-29
    2.4.3 性能测试  29-30
3 结果与讨论  30-69
  3.1 负载钛/三异丁基铝合成PB-TPE  30-44
    3.1.1 聚合条件对单体转化率和聚合物全同含量的影响  30-31
    3.1.2 放置时间对PB-TPE 力学性能的影响  31
    3.1.3 模压温度对PB-TPE 结构与性能的影响  31-36
      3.1.3.1 结晶性能（DSC）测试  31-32
      3.1.3.2 PLM 观察结晶形态  32-33
      3.1.3.3 拉伸行为测试  33-34
      3.1.3.4 物理力学性能测试  34-35
      3.1.3.5 滞后损失测试  35-36
    3.1.4 PB-TPE 反复加工性考评  36-38
      3.1.4.1 返炼次数对材料物理力学性能的影响  36-37
      3.1.4.2 返炼次数对材料结构的影响  37-38
    3.1.5 成型加工方法对力学性能的影响  38
    3.1.6 成核剂对PB-TPE 结晶和物理力学性能的影响  38-43
      3.1.6.1 物理力学性能测试  39-40
      3.1.6.2 PLM 测试  40
      3.1.6.3 DSC 测试  40-42
      3.1.6.4 IR 测试  42-43
      3.1.6.5 放置时间对PB-TPE/Mult-920 复合材料拉伸性能的影响  43
    3.1.7 本章小结  43-44
  3.2 负载钛/复合铝合成PB-TPE  44-52
    3.2.1 500 ml 聚合瓶合成PB-TPE 的聚合规律  44-48
      3.2.1.1 复合铝配比对转化率和催化效率的影响  44-45
      3.2.1.2 聚合温度对转化率和催化效率的影响  45
      3.2.1.3 反应时间对转化率的影响  45-46
      3.2.1.4 复合铝配比对PB-TPE 相对结晶度的影响  46-47
      3.2.1.5 聚合温度对PB-TPE 相对结晶度的影响  47-48
    3.2.2 10L 聚合釜合成PB-TPE  48-51
      3.2.2.1 拉伸性能测试  48-49
      3.2.2.2 物理力学性能测试  49-50
      3.2.2.3 DSC 测试  50-51
    3.2.3 本章小结  51-52
  3.3 丁烯-1 聚合动力学研究  52-61
    3.3.1 聚合速率方程  52
    3.3.2 丁烯-1 本体聚合动力学  52-57
      3.3.2.1 催化剂浓度[Ti]对转化率和聚合速率的影响  53-54
      3.3.2.2 聚合温度对转化率和聚合速率的影响  54-56
      3.3.2.3 氢气压力对转化率和聚合速率的影响  56-57
    3.3.2 丁烯-1 溶液聚合动力学  57-61
      3.3.2.1 催化剂浓度[Ti]对转化率和聚合速率的影响  57-58
      3.3.2.2 聚合温度对转化率和聚合速率的影响  58-60
      3.3.2.3 氢气压力对转化率和聚合速率的影响  60-61
    3.3.3 本章小结  61
  3.4 反应挤出法合成PB-TPE  61-69
    3.4.1 试车准备工作  61
    3.4.2 聚合工艺  61-62
    3.4.3 PB-TPE 的结构与性能  62-68
      3.4.3.1 PB-TPE 的拉伸行为  62-63
      3.4.3.2 物理力学性能比较  63-64
      3.4.3.3 DSC 测试  64-66
      3.4.3.4 元素分析  66-67
      3.4.3.5 反应挤出技术存在的问题及改进方案  67-68
    3.4.4 本章小结  68-69
4 全文总结  69-70
参考文献  70-74
致谢  74-75
读研期间论文发表情况  75-76

聚丁烯-1热塑性弹性体的制备和性能

内容摘要

全文目录

相似论文