[发明专利]一种加快等规聚丁烯‑1的II‑I晶型转变的方法及其在提高力学性能中的应用

说明书

技术领域

本发明属于高分子加工技术领域，更加具体地说，涉及一种添加石墨烯以促进iP-1-B晶型II-I转变过程，又同时提高iP-1-B的拉伸性能和冲击强度的方法。

背景技术

等规聚丁烯-1，英文缩写iP-1-B。其化学式为作为享有国际上享有“塑料黄金”的美誉的热塑性材料，聚丁烯-1不仅有良好的力学性能、突出的耐环境应力开裂性和耐热性、优良的抗蠕变性、良好的抗化学腐蚀性，以及与超高相对分子质量聚乙烯相近的耐磨性、高填料填充性等，而且又是一种高分子惰性聚合物，在管材、薄膜和薄板等工业应用方面具有很具潜力和价值。同时iP-1-B是一种多晶型聚合物，晶体型态有I、Ⅱ、Ⅲ、I′、Ⅱ′五种，其中最重要而有实际价值的是Ⅰ型和Ⅱ型，但目前iP-1-B的结晶速率及结晶度欠佳，加之iP-1-B熔融加工后存在亚稳晶型Ⅱ向稳定晶型Ⅰ的转变特性，这种处理该产品时会出现的晶型转变趋势，使获得稳定晶型Ⅰ的过程变得复杂化，而且在晶型转变速率最快的室温下，完成整个过程依旧大约需要7天，所以致使它难以得到广泛的应用。因此，研究开发iP-1-B应用具有重要的社会经济意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种加快等规聚丁烯-1的II-I晶型转变的方法及其在提高力学性能中的应用，以添加石墨烯填料为手段，经过常规熔融共混获取iP-1-B/石墨烯复合材料，显著促进iP-1-B晶型II-I转变过程，并能同时提高iP-1-B拉伸强度和冲击强度方法。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种加快等规聚丁烯-1的II-I晶型转变的方法，在等规聚丁烯-1的熔融状态下加入石墨烯进行熔融共混，所述石墨烯加入量为规聚丁烯-1质量的0.01％—0.09％，优选0.03％—0.05％。

所述等规聚丁烯-1的熔融状态为150—180摄氏度，优选160—170摄氏度。

在进行熔融共混中，共混时间为10—30min。

上述加快等规聚丁烯-1的II-I晶型转变的方法在提高力学性能中的应用，所述力学性能为冲击强度和拉伸强度。

将iP-1-B/石墨烯复合材料在160℃熔融注塑成冲击样条，模具温度为40℃。

将iP-1-B/石墨烯复合材料熔融后加压至5MPa，释放压力后再加压至5MPa，并保持2min，升压至10MPa，再释放压力至5MPa，并保持2min，随后加压至15MPa，释放压力至10MPa，并保温2min，再加压至20MPa，瞬间释放压力至15MPa，并保温2min，然后加压至20MPa，保温3min后，取出冷压至室温，得到模压好的iP-1-B/石墨烯复合材料的片材，并将其裁成拉伸样条和直径为20mm的圆片。

将制备的冲击和拉伸样条放置在室温20—25摄氏度环境中15天。

将直径为20mm的圆片放置于剪切热台上，以30℃/min的速率升温至200℃，保温5min消除热历史，之后以30℃/min的速率降温至95℃，等温结晶2h，再以30℃/min速率降温至20℃，并转移至油浴锅中至等温结晶完全，期间用XRD测试手段追踪iP-1-B晶型II-I的转变过程，以I型晶型占整体(I型晶型和II型晶型)的质量比例为纵轴，得到结果如图1所示。当石墨烯质量百分含量为0.01％时，晶型整体转化时间相对于纯iP-1-B由27.8h缩短至22.7h，时间缩短了18.3％。

室温20—25摄氏度下进行拉伸和冲击实验(GB/T 13525-1992，GB/T 1040—1992)，得到结果如图2和图3所示。如石墨烯用量在0.01％时，拉伸强度由28.6MPa提高到30.1MPa，提高5.2％，在未完全冲断的情况下，冲击强度由28.6KJ/m²提高到32.7KJ/m²，提高15.8％；石墨烯用量在0.03％时，拉伸强度由28.6KJ/m²提高到32.7KJ/m²，提高14.3％，在未完全冲断的情况下，冲击强度由104.8KJ/m²到106.4KJ/m²，提高1.6％而没有出现降低。