一类芳香二酰胺成核剂在聚丙烯熔体中的分散与组装行为及成核机理再认识

批准号:
21574029
项目类别:
面上项目
资助金额:
65.0 万元
负责人:
冯嘉春
依托单位:
学科分类:
B0511.特种功能材料化学
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
叶士兵、樊家澍、张卿隆、陈树生、陈斌、胡玎玎、刘长振、任琪林、刘月
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中文摘要
基于结晶理论在高分子科学中的重要地位及成核剂在工业应用上的重要性,深入理解成核剂发挥功效的物理机制具有十分重要的学术及应用价值。成核剂在高分子熔体中诱导成核时的超分子组装体结构与其成核效果密切相关。对于大多数成核剂在高分子熔体中的聚集结构与其加入基体前的“初始”结构不同,因此,仅从其化学结构、晶胞参数等层面理解其成核作用并不全面。本项目以一类芳香二酰胺β成核剂为对象,澄清此类成核剂能否溶解于等规聚丙烯(iPP)熔体这一基本问题,并系统研究升温过程成核剂在熔体中的分散行为和降温过程的自组装行为及各自的物理机制,在此基础上研究其在熔体中形成超分子组装体的结构及对iPP结晶行为的影响,弄清组装结构与成核作用之间的可能关系。通过本项目工作,有望全面理解此类成核剂在iPP熔体中结构演化的规律,加深对成核剂不同层次结构与效能之间关系的认识,获得此类成核剂作用机理的新知识,丰富高分子结晶理论的内容。
英文摘要
For semi-crystalline polymers such as polpypropylene (iPP), crystallization has been proved to be a key factor for final physical properties and mechanical performances. The addition of nucleating agents is a highly effective method to increase the number of crystal nucleus in unit volume of polymer melt and therefore draws great interest from both academia and industry. As for most nucleating agents, the real structure of nucleating agent to induce the nucleation in polymer melt is far away from that of their original state before adding into matrix. Despite decades of research, some fundamental problems in nucleation mechanism of nucleating agent still remain mysterious. In order to determine the relatively precise structure of nucleating agent in polymer melt toward a further understanding on their nucleating mechanism, in this work, the structural evolution process of a series of aromatic bisamide nucleating agents will be systematically investigated. After clarifying the fact that whether these agents may be molecularly dissolved in iPP melt, the “dissolution” or dispersion process of the agents during heating and the supramolecular self-assembly behavior during cooling will be explored. By comparatively studying the self-assembly structure of the agent in melt as well as corresponding nucleation effectiveness, it is possible to achieve more deeply understanding on the relationship between nucleation effectiveness of the nucleating agents and their multi-scale self-assembly structures.
基于结晶理论在高分子科学中的重要地位及成核剂在工业应用上的重要性,深入理解成核剂发挥功效的物理机理、认识成核剂结构与效能之间的关系,具有重要的学术及应用价值。生产实际中,成核剂通常先与高分子基体进行熔融混合,然后在降温过程诱导熔体大分子结晶而发挥成核作用。考虑到经过熔融混合后,成核剂在高分子熔体中真正发挥成核作用时的聚集结构与其加入基体前的“初始”结构并不相同,因此,深入理解成核剂在高分子熔体中结构演化的过程、弄清诱导成核时成核剂组装结构形成的物理机理及决定组装结构的影响因素,是准确建立成核剂聚集结构与效能之间关系、全面理解成核剂作用机理的基础。本项目以一类结构明确的芳香二酰胺β成核剂在等规聚丙烯(iPP)熔体中结构演化的规律及结构效能关系为主要研究内容,(1)通过系统研究此类成核剂在iPP熔体升温过程中的分散行为和降温过程中的自组装行为,证明其在iPP熔体中的分散是一种焓驱动氢键解离形成自由成核剂分子的过程,而聚集过程是一种氢键导向的自组装过程,涉及氢键减弱、解离、环已基构像调整、氢键缔合等变化;(2)弄清了此类成核剂在不同条件(浓度、温度)下形成何种组装结构形貌(点状、针状、树枝状等)与尺寸,取决于体系中成核剂组装体残余与否及多少、自由分子的浓度(即成核剂的相对解离程度)及在体系中的分布、自由分子的扩散能力以及氢键作用的有效范围等因素,本质上是局部分布的成核剂自由分子在氢键导向作用下发生的自组装;(3)发现β成核剂遵从附生结晶机理,但成核效能与成核剂结构、组装体形貌均密切相关,并提出一种从稳定剪切诱导结晶前驱体角度理解成核剂效能的新思路。通过本项目工作,我们对芳香二酰胺为主的成核剂在iPP熔体中结构演化的过程及物理机理形成更为全面的理解,并加深了对成核剂不同层次结构与效能之间关系的认识。这些研究结果不仅丰富了成核剂作用机理的知识,而且对于高效成核剂的开发与应用有重要参考价值。
期刊论文列表
专著列表
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专利列表
A facile strategy to fabricate multishape memory polymers with controllable mechanical properties
制造具有可控机械性能的多形状记忆聚合物的简便策略
DOI:10.1002/marc.201600217
发表时间:2016
期刊:Macromolecular Rapid Communications
影响因子:4.6
作者:Zhang Qinglong;Hua Wenqiang;Feng Jiachun
通讯作者:Feng Jiachun
Further understanding on the three domains of isotactic polypropylene by investigating the crystalline morphologies evolution after treatment at different domains
通过研究不同区域处理后的结晶形貌演变,进一步了解等规聚丙烯的三个区域
DOI:10.1007/s10118-016-1745-0
发表时间:2016-01
期刊:Chinese Journal of Polymer Science
影响因子:4.3
作者:Dinding Hu;Shibing Ye;Fei Yu;Jiachun Feng
通讯作者:Jiachun Feng
An attempt towards fabricating reduced graphene oxide composites with traditional polymer processing techniques by adding chemical reduction agents
通过添加化学还原剂,利用传统聚合物加工技术制备还原氧化石墨烯复合材料的尝试
DOI:10.1016/j.compscitech.2016.12.026
发表时间:2017-03-01
期刊:COMPOSITES SCIENCE AND TECHNOLOGY
影响因子:9.1
作者:Liu, Yue;Feng, Jiachun
通讯作者:Feng, Jiachun
Toughened polypropylene random copolymer with olefin block copolymer
增韧聚丙烯无规共聚物与烯烃嵌段共聚物
DOI:10.1016/j.matdes.2016.06.052
发表时间:2016-10-05
期刊:MATERIALS & DESIGN
影响因子:8.4
作者:Ren, Qilin;Fan, Jiashu;Feng, Jiachun
通讯作者:Feng, Jiachun
The effect of structure evolution upon heat treatment on the beta-nucleating ability of calcium pimelate in isotactic polypropylene
热处理时结构演变对等规聚丙烯庚二酸钙β成核能力的影响
DOI:10.1016/j.polymer.2018.06.060
发表时间:2018-08
期刊:Polymer
影响因子:4.6
作者:Yue Yang;Hu Dingding;Zhang Qinglong;Lin Jinyou;Feng Jiachun
通讯作者:Feng Jiachun
Ziegler-Natta聚烯烃中硬脂酸盐类除酸剂作用机理研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2021
- 负责人:冯嘉春
- 依托单位:
成核剂对聚乙烯结晶形态的影响及聚乙烯成核剂作用的再认识
- 批准号:51973037
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:62.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:冯嘉春
- 依托单位:
基于热塑性弹性体的多形状记忆材料及性能调控相关基础问题初探
- 批准号:51773040
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:61.0万元
- 批准年份:2017
- 负责人:冯嘉春
- 依托单位:
复合材料熔融加工过程中氧化石墨烯的原位还原及相关问题
- 批准号:51373042
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:80.0万元
- 批准年份:2013
- 负责人:冯嘉春
- 依托单位:
聚丙烯釜内合金在外场作用下聚集态结构的演化及低温韧性
- 批准号:21174032
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:62.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:冯嘉春
- 依托单位:
影响聚烯烃负荷变形温度的多层次结构因素
- 批准号:20874017
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:35.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:冯嘉春
- 依托单位:
β聚丙烯应用研究中的两个基础问题
- 批准号:50673021
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:26.0万元
- 批准年份:2006
- 负责人:冯嘉春
- 依托单位:
国内基金
海外基金
