聚丙烯釜内合金的相形态形成与演化及其对流变特性的影响

聚丙烯釜内合金（抗冲共聚聚丙烯，IPC）因具有优异的机械性能已成为聚丙烯材料研发的主要品种，其凝聚态结构与性能研究日益受到关注。本申请拟通过对聚丙烯釜内合金进行抽提分级、熔融共混等手段，考察组成、含量、温度、剪切作用等因素在IPC特殊相形态形成过程中的作用和影响，揭示IPC具有的复杂核壳结构分散相的形成条件和机制；通过考察热处理对IPC的相分离、相结构和形态演化的影响，阐述其产生特殊"相反转"的原因，掌握其相形态演化和破坏规律；通过考察不同相形态所对应的特征粘弹响应，系统研究IPC的流变行为，阐明其相形态演化对流变特性的影响规律；通过研究具有不同相结构和形态的IPC机械性能，建立IPC的相形态演化与机械性能变化之间的关联。通过本项目的执行，可望为阐明IPC的增韧机理提供理论和实验依据，对深入理解和全面掌握IPC的结构-性能间关系、实现性能调控和加工工艺改进具有重要意义。

本项目通过对聚丙烯釜内合金（抗冲共聚聚丙烯，IPC）的复杂核壳分散相结构的形成条件、微结构与形态调控、在熔体热处理过程中的相形态演化和破坏机制、核壳结构聚合物粒子的增韧机理等进行系统研究，建立了其凝聚态结构与机械性能之间的关联，在阐明IPC体系增韧机理的基础上对具有原位核壳结构聚合物粒子改性热塑性树脂的增韧机理进行了系统阐述，实现了IPC 性能的优化与调控。取得的主要研究成有：1.揭示了IPC体系中核壳结构分散相的形成机制。分别采用溶液共混共沉淀方法和熔融共混方法制备HPP/EPR/EbP（HDPE）共混物。发现不管是溶液法还是熔融法，在特定组成下期分散相中均能形成不同尺寸的核壳结构，过量EPR则导致双连续相结构的形成。2. 阐明了IPC凝聚态结构的演化机制，实现了IPC凝聚态结构在加工条件下的重建。发现与EPR级分相比，EbP级分具有更小的缠结密度和更短的松弛时间，呈现更快的扩散速率。EbP与hPP级分的相互作用最强。在扩散速率、缠结密度以及黏度影响基础上，提出了热处理过程中的IPC核壳分散相粒子相形态演化机理。发现在一定剪切条件（剪切能）下，已破坏的核壳结构分散粒子相形态可以重建，并确定了核壳结构重建所需要的剪切条件。3. 实现了IPC体系中分散相形态的有效调控，建立了凝聚态结构-性能的关联。保持HPP/EPR/EbP共混物中HPP含量恒定，调节EPR/EbP组成可实现核壳分散粒子数量和壳层厚度的调控。随EPR/EbP中EbP含量的减少，组分间的相容性变差而不利于细化分散相，体系中呈现更多的大尺寸且外壳层厚度较小的核壳结构分散粒子。在此基础上建立了IPC凝聚态结构与机械性能的定量关联。4．系统揭示了核壳结构聚合物分散粒子的增韧机理。在制备具有原位核壳结构分散粒子特征的聚丙烯/乙丙橡胶/高密度聚乙烯（PP/EPR/HDPE）三元共混物的基础上，通过提出“等效橡胶含量”完整诠释了PP/EPR/HDPE与IPC体系中的核壳结构分散粒子的增韧机理：即核壳粒子内核的存在提高了等效橡胶含量，减小了橡胶的粒子间距，从而促进材料发生脆韧转变。采用核壳结构粒子增韧聚合物，在实现高效增韧的同时可以有效保持材料原有的刚性。.本项目执行期间已发表SCI收录论文15篇，会议论文7篇，申请专利1项。部分成果仍在整理总结中。培养博士研究生3名、硕士研究生2名。获得浙江省自然科学一等奖1项。