聚丁二酸丁二醇酯的自成核结晶行为.pdfVIP

V01．31 高等学校化学学报 No．6 2010年6月 CHEMICALJOURNAL0FCHINESEUNIVERSITIES 1274一1279 聚丁二酸丁二醇酯的自成核结晶行为 罗发亮1’2”，张秀芹1，李荣波”，甘志华1，季君晖4，王笃金1 (1．中国科学院化学研究所，工程塑料院重点实验室，北京100190； 2．宁夏能源化工自治区重点实验室，宁夏大学，银川750021； 3．中国科学院研究生院，北京100190；4．中国科学院理化技术研究所，北京100190) 摘要利用差示扫描量热仪(DSC)研究了自成核对聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的结晶行为的影响．研究结果 表明，PBS的有效自成核温度处理区间为118～120℃．PBS经自成核处理后结晶温度提高，可以在100一 118℃温度区间内迅速结晶．同时，研究了自成核处理后样品在100～104℃范围内的等温结晶行为、动力学 过程及熔融行为．结果表明，随着等温结晶温度的升高，结晶速率变慢，熔融曲线出现多重熔融峰．Hoff- man-Weeks方程分析结果表明，自成核处理对PBS的平衡熔点没有影响．Avrami等温结晶动力学方程适合 分析自成核处理样品的等温结晶动力学过程，获得其动力学参数K与忍，其中n值偏大的原因在于自成核的 kJ／m01． 样品结晶生长点增多．根据Arrhenius方程，计算获得PBS自成核处理后等温结晶活化能为一286 关键词聚丁二酸丁二醇酯；自成核；结晶行为；结晶动力学 中图分类号0631 文献标识码A 文章编号0251-0790(2010)06—1274-06 结晶性聚合物的性能依赖于聚合物的结晶与形貌¨qJ．聚合物中添加成核剂能有效地改善聚合物 晶粒大小和结晶度，提高聚合物的机械性能、透明性和耐热性等一’5J．自成核是由残留于聚合物熔体或 溶液中残留晶体诱导成核，使聚合物在不添加成核剂的情况下，有效地提高聚合物结晶速率的方 法一7 J．从本质上讲，自成核过程也是一种特殊的异相成核过程，影响聚合物的结晶动力学，从而改变 聚合物的结晶形貌’8“0|．实现自成核的方法有2种：(1)将聚合物完全熔融，然后降温至熔点以下， 在高于所设定的结晶温度10—15℃时保持一定时间以产生胎核，然后再降温到设定结晶温度，此时绝 大多数胎核达到临界尺寸并成为稳定晶核¨¨；(2)由Lotz等¨2，l列提出的，将聚合物升温至高于熔点 的某一设定温度使其部分熔融，留下部分微小的晶体或晶核作为其后降温结晶的成核剂．自成核具有 较高的成核效率，并能有效地降低晶体尺寸¨4|，从而在聚乙烯(PE)与聚丙烯(PP)等传统的工程翅料 中广泛用以改善其结晶性能‘6’71．近年来，可生物降解材料受到了广泛关注．脂肪族聚酯由于其优异性 能，已成为国内外研究的热点¨5’16J．其中，聚丁二酸丁二醇酯(PBS)因具有良好的热稳定性及与传统 塑料PP和PE基础物性和力学性能相近而受到关注．PBS存在熔体强度低及结晶温度较低等不足而影 响高性能材料的制备及在众多特殊领域的应用．通常可采用加入其它高分子或无机填料改善其结晶性 能与物理性能。1卜驯，如在PBS中加入黏土可提高其结晶能力和杨氏模量等力学性能瑚J． 本文将自成核技术应用于PBS的结晶过程，以提高PBS的结晶能力，探讨了PBS的自成核区、自 的影响． 1 实验部分 1．1原 料 PBS由中国科学院理化技术研究所工程塑料国家工程研究中心提供．以氯仿为溶剂测得其数均分 X 子量(M。)为7．86104，重均分子量(M。)为1．15×105，分子量分布指数(PDI)为1．46． 收稿日期：2009-09-04． 基金项目：国家自然科学基金(批准号资助． 联系人简介：王笃金，男，博士，研究员，主要从事高分子材料研究．E·mail：djw蛐g@iotas．∽．cn 万方数据 No．6 罗发亮等：聚丁二酸丁二醇酯的自成核结晶行为 1275 1．2测 试 DSC测试