成核劑對聚丙烯結晶的主要影響是結晶速率、結晶溫度和球晶尺寸大小。結晶速率、結晶溫度提高越多,形成的球晶尺寸越小,則表示成核劑的成核效果越好;反映到制品性能上,制品的力學性能及耐熱性改善越大,零度降低越多,則表示成核劑的成核性能越好。因此,可用下述幾個指標來表征成核劑在聚丙烯中的成核活性或成核效率的高低:
(1)聚丙烯的結晶溫度。通常采用差示掃描量熱法(DSC)等手段來測量聚丙烯在等速降溫過程中的結晶溫度。一般來說,聚丙烯的結晶溫度越高,結晶峰越尖銳,說明聚丙烯的結晶速度越快,則成核劑的成核活性或成核效率越高,制品加工時所需的成型時間越短,生產效率就會提高。
(2)聚丙烯等溫結晶過程中的半結晶時間。在聚丙烯的結晶過程中,常用結晶度X。表示試樣中結晶相所占的百分數,其定義常因測定方法而異,可以用結晶過程中比容、比熱、比焓等性質的變化來表示。結晶度的測定方法有體積膨脹法、量熱法、DSC法、X射線衍射法、紅外光譜法、核磁共振法等。結晶度達到50%時的等溫結晶時間稱之為半結晶時間(tl/2)。在相同的結晶溫度下,半結晶時間越短,則結晶速度越快,表明成核劑的成核活性或成核效率越高。
(3)聚丙烯結晶過程中的晶核密度和球晶尺寸。聚丙烯球晶的直徑大于5微米時可用偏光顯微鏡(POM)法測定球晶直徑小于5微米時可用掃描電子顯微鏡(SEM)法、小角激光光散射(SALS)法測定。聚丙烯結晶時的晶核密度越大、球晶尺寸越小,則表示成核劑的成核效果越好。
(4)測定結晶聚丙烯的透明度、光澤度或機械性能的改善效果,也可以衡量成核劑的作用效果。具體的指標有透光率、霧度、拉伸強度、彎曲強度、彎曲模量、沖擊強度、熱變形溫度等。一般來說,成核劑的成核效果越好,拉伸強度、彎曲模量等力學性能以及熱變形溫度就會明顯提高,零度會明顯降低。
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