聚丙烯(PP)是一種用途**廣泛的熱塑性聚合物，具有高的性價比、**的耐熱耐化學性、加工特性好等特點。但是，由于其自身較差的結晶行為和力學性能，PP的應用受到了很大的限制。添加成核劑是一種**簡單**的方法，通過成核劑來調控PP的結晶行為和結晶形態，從而改善PP性能，高性能化PP制品。一般情況下，聚丙烯成核劑可以分為無機物、有機物類和聚合物類。其中，無機粒子一直被廣泛研究用來調控PP的結晶，如碳納米管(CNTs)、石墨烯、氧化鋁、層狀雙金屬氫氧化物(LDH)等。

聚合物與添加劑表面之間的相互作用可以降低聚合物成核結晶的勢能。此外由于CH-π的相互作用能促進聚合物鏈段的排列，從而**促進聚合物的成核結晶。一種羧酸-鋁氧烷可以作為PP的**成核劑，認為結構中的V形苯環空缺可能和PP鏈段有著CH-π的相互作用，從而降低了PP成核結晶的能壘。對氧化鋁納米顆粒表面進行改性，設計合成了表面苯甲酸改性的納米顆粒，并與直鏈烷基和環烷基羧酸改性的納米顆粒進行比較。探究了改性顆粒表面基團結構和基團接枝量對PP結晶性能和力學性能的影響，為改性無機粒子用作PP成核劑的設計提供了理論借鑒。

（1）氧化鋁納米顆粒表面通過與不同有機結構的羧酸反應，接枝了不同結構的有機基團。將改性氧化鋁納米顆粒加入到PP中，發現苯環結構改性的納米顆粒BA-Al2O3的成核效果較佳，在低添加量下就能夠**提高PP的結晶溫度和力學性能，飽和環烷基結構改性的納米顆粒ChA-Al2O3成核效果較好，直鏈烷基結構改性的納米顆粒HA-Al2O3/SA-Al2O3的成核效果效果較差。

（2）通過改變苯甲酸和氧化鋁顆粒的反應比，能夠調控改性顆粒表面苯環基團的接枝量。隨著反應比的增加，接枝量逐漸上升。將含有不同接枝量的改性納米顆粒加入到PP中，發現改性顆粒的成核性能隨著表面苯環基體接枝量的增加先上升后下降，接枝量為1.3 mmol/(g Al2O3)。

圖文導讀

1.氧化鋁納米顆粒表面接枝改性以及成核效果

圖1 未改性氧化鋁顆粒,苯甲酸和改性氧化鋁顆粒HA-Al2O3、SA-Al2O3、ChA-Al2O3和BA-Al2O3的紅外譜圖

圖2 未改性氧化鋁顆粒、改性氧化鋁顆粒的XRD譜圖

圖3 未改性氧化鋁顆粒,改性氧化鋁顆粒HA-Al2O3、SA-Al2O3、ChA-Al2O3和BA-Al2O3的TGA曲線

表1　改性氧化鋁顆粒HA-Al2O3、SA-Al2O3、ChA-Al2O3和BA-Al2O3的總熱失重和接枝量

圖4 未改性氧化鋁顆粒、改性氧化鋁顆粒對PP結晶溫度以及結晶度(a)和彎曲模量(b)的影響

圖5 PP納米復合材料的低溫斷面形貌SEM圖

2.改性氧化鋁納米顆粒表面苯甲酸

接枝量的調控以及成核效果

圖6 未改性氧化鋁顆粒、苯甲酸改性氧化鋁顆粒BA-Al2O3-x的紅外譜圖(a)與XRD譜圖(b)

a—Al2O3；b—BA-Al2O3-1；c—BA-Al2O3-2；d—BA-Al2O3-3；e—BA-Al2O3-4；f—BA-Al2O3-5；g—BA-Al2O3-6；h—BA-Al2O3-7

表2　苯甲酸改性氧化鋁顆粒BA-Al2O3-x的總熱失重和接枝量

圖7 改性氧化鋁顆粒BA-Al2O3-x的苯環接枝量對PP結晶溫度、結晶度、力學性能和結合系數的影響

圖8 PP納米復合材料的低溫斷面形貌SEM圖

圖9 PP和BA-Al2O3-3成核PP等溫結晶過程的POM圖

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zzj 2021.4.13