可控降解誘導期聚丙烯紅外表征、加工特性和力學性能研究.pdf

1、近年來，環(huán)境問題引起科學界高度重視，開始提倡研究環(huán)境友好的新型高分子材料。對高分子材料降解機理的研究，可為探索可降解的環(huán)境友好材料開辟新的途徑。 本工作的長遠研究目標，是擬利用聚丙烯的降解現(xiàn)象，從兼顧材料的貯存使用和廢棄處理兩方面綜合考慮，通過適當?shù)脑O計，對材料進行預處理，使其在貯存使用期內的各項性能基本不降低，而在廢棄處理期內能夠快速自動降解，以利于回收再處理。致力于發(fā)展可控制降解誘導期聚丙烯環(huán)境友好材料。這對于環(huán)境保護，具有

2、重要的實際意義。 作為階段性的研究工作，本文從紅外光譜表征、流變學加工特性、尤其是力學機械性能評估等方面，對聚丙烯粉料的熱氧降解時間歷程進行了深入的研究，系統(tǒng)考察了聚丙烯粉料的“可控制降解誘導期現(xiàn)象”。 本工作首先采用紅外光譜表征的方法，研究了降解誘導期內聚丙烯的分子量的微小變化，觀察到在熱氧老化處理2小時內的PP粉料，其羰基指數(shù)上升率有微小的增加，但是，小于8％，因此，提出了“降解誘導期內聚丙烯低度降解”的概念，并對這

3、種低度降解的現(xiàn)象做出了理論的解釋。然后，采用聚合物熔體流變學表征的方法，對聚丙烯粉料的熱氧降解時間歷程的加工特性進行研究，尤其是研究了降解誘導期內“低度降解”現(xiàn)象對加工特性的影響效應，指出在降解誘導期內，“低度降解”現(xiàn)象對加工特性基本上不影響。在此基礎上，進一步系統(tǒng)地考察了聚丙烯粉料的熱氧降解時間歷程的力學機械性能。研究表明，隨著熱氧老化處理時間的延長，聚丙烯粉料膜片在整個熱氧老化降解時間歷程中發(fā)生不同的變化。基本上可以分成三個階段，在

4、降解誘導期內，各項力學機械性能基本上不變化，或變化不大，經過110℃熱氧老化處理2小時的PP粉料膜片，其拉伸強度，僅下降了0．94％，拉伸屈服應力沒有下降，拉伸斷裂應力僅下降了0．41％，而拉伸模量則略有升高，提高了0．21％。在降解誘導期附近，大部分力學機械性能仍然不變化，或變化不大，經過110℃熱氧老化處理3小時的PP粉料膜片的拉伸強度和拉伸屈服應力僅下降了2．09％和0．68％。在遠離降解誘導期的時間區(qū)段，各項力學機械性能則發(fā)生了

5、很大的變化，經過熱氧老化處理12小時的PP粉料的拉伸強度、拉伸屈服應力、拉伸斷裂應力、拉伸模量分別下降了84．18％、83．62％、84．49％和79．54％。 通過細致的分析，發(fā)現(xiàn)近降解誘導期聚丙烯材料的各項力學機械性能都存在著“表征響應差異”現(xiàn)象。各項力學機械性能指標對由降解引起的降解誘導期的“響應”不同，大部分存在著“滯后”現(xiàn)象。為了描述這種“表征響應差異”現(xiàn)象，提出了“降解程度表征響應值”、“原降解誘導期”和“表觀降解誘

6、導期”等概念。并進一步從降解誘導期內、降解誘導期附近、遠離降解誘導期三個時段，繼續(xù)進行深入研究。研究表明，在降解誘導期內，雖然存在著“低度降解”的現(xiàn)象，但是，正是由于“表征響應差異”現(xiàn)象的作用，“低度降解”的現(xiàn)象不影響降解誘導期內聚丙烯材料的加工性能和力學機械性能。這就為制備可控制降解誘導期聚丙烯材料提供了理論依據(jù)。 基于上述研究，本文對制備可控制降解誘導期聚丙烯材料進行了初步探索。本工作應用聚合物的時溫等效原理，設計了一系列分

7、階段熱氧老化處理的實驗，通過實驗室的條件模擬自然老化降解的過程，探索對聚丙烯材料降解誘導期進行人為控制的方法。實驗結果表明，可以通過適當?shù)卦O計預熱氧老化處理條件，制備具有不同表觀降解誘導期的聚丙烯材料，其各項力學機械性能指標具有可控制的表觀降解誘導期，在表觀降解誘導期內，力學機械性能指標不變化或變化不大，而材料的開始降解時間點則會提前到來。研究結果為進一步發(fā)展可控制降解誘導期聚丙烯環(huán)境友好材料，奠定了理論基礎。具有新穎的理論意義和明確的