成核剂对聚丙烯结晶的主要影响是结晶速率、结晶温度和球晶尺寸大小。结晶速率、结晶温度提高越多,形成的球晶尺寸越小,则表示成核剂的成核效果越好;反映到制品性能上,制品的力学性能及耐热性改善越大,零度降低越多,则表示成核剂的成核性能越好。因此,可用下述几个指标来表征成核剂在聚丙烯中的成核活性或成核效率的高低:
(1)聚丙烯的结晶温度。通常采用差示扫描量热法(DSC)等手段来测量聚丙烯在等速降温过程中的结晶温度。一般来说,聚丙烯的结晶温度越高,结晶峰越尖锐,说明聚丙烯的结晶速度越快,则成核剂的成核活性或成核效率越高,制品加工时所需的成型时间越短,生产效率就会提高。
(2)聚丙烯等温结晶过程中的半结晶时间。在聚丙烯的结晶过程中,常用结晶度X。表示试样中结晶相所占的百分数,其定义常因测定方法而异,可以用结晶过程中比容、比热、比焓等性质的变化来表示。结晶度的测定方法有体积膨胀法、量热法、DSC法、X射线衍射法、红外光谱法、核磁共振法等。结晶度达到50%时的等温结晶时间称之为半结晶时间(tl/2)。在相同的结晶温度下,半结晶时间越短,则结晶速度越快,表明成核剂的成核活性或成核效率越高。
(3)聚丙烯结晶过程中的晶核密度和球晶尺寸。聚丙烯球晶的直径大于5微米时可用偏光显微镜(POM)法测定球晶直径小于5微米时可用扫描电子显微镜(SEM)法、小角激光光散射(SALS)法测定。聚丙烯结晶时的晶核密度越大、球晶尺寸越小,则表示成核剂的成核效果越好。
(4)测定结晶聚丙烯的透明度、光泽度或机械性能的改善效果,也可以衡量成核剂的作用效果。具体的指标有透光率、雾度、拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、冲击强度、热变形温度等。一般来说,成核剂的成核效果越好,拉伸强度、弯曲模量等力学性能以及热变形温度就会明显提高,零度会明显降低。
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