聚丙烯的主链结构如何影响其热行为——30分钟内完成测量

向聚丙烯中添加乙烯会发生什么？

聚丙烯是一种半结晶热塑性塑料，以其刚性、热稳定性和耐化学性而闻名。当应用需要低温韧性或更高的冲击强度时，制造商通常会采用共聚物，通常是通过将乙烯单体引入分子主链来实现。

乙烯能够减少聚丙烯的结晶，并增加分子链的柔顺性，从而降低材料的Tg，因此即使在低温下材料也能保持相当的柔软性和延展性，适用于冷链包装材料、柔性汽车零部件和户外产品等。

准确量化乙烯含量变化对Tg和Tm的影响程度是一大挑战。

为何传统测量方法困难重重

许多热塑性塑料需要精确控制热历史，而像ASTM D7426这样的传统方法往往产生的转变信号非常微弱，这使得准确测量Tg变得相当困难。在我们的研究中，该方法存在以下问题：

• 对微弱的玻璃化转变不够灵敏 
• 不同牌号的聚丙烯测得的Tg值几乎相同 
• 区分均聚物和共聚物的能力有限

 我们最近的研究说明了这一问题：差示扫描量热法（DSC）测得三种牌号聚丙烯的Tg均为 -35.1℃，没有显示出性能上的差异，且无论主链结构如何，结果均是如此。这一结果忽略了工程师在选择材料时所依赖的实际机械性能差异。

更精确的技术：流变学

使用Alpha科技公司的Premier™ ESR（配备Sub-Zero技术），我们对三种牌号的聚丙烯进行了密封模腔振荡剪切测试：

• 聚丙烯均聚物（HP）
• 聚丙烯嵌段共聚物（BcP）
• 聚丙烯无规共聚物（RcP）

我们在不到 60 分钟的时间内将温度从 +190°C 降至 -25°C，通过损耗模量（G”）的数据，清晰捕捉到了分子转变，其中包括样品制备的时间。

关键发现

乙烯链段会增加链的流动性，使均聚物和无规共聚物之间的Tg降低超过20℃。嵌段共聚物的结晶性使Tm升高，因为相分离的链段能更有效地排列。由于相分离和与之相关的结晶性，BcP的Tm最高。

使用标准的ASTM测试方法，DSC无法分辨这些特定牌号聚丙烯的热性能转变；而通过ESR的流变分析能立即揭示这些转变。

这对您意味着什么

如果您正在……

• 比较新的共聚物牌号
• 将再生聚丙烯与原生聚丙烯共混
• 评估母粒添加剂的热性能
• 对进厂的原材料进行质量检测

……准确反映实际性能的Tg和Tm数据可降低配方风险、缩短开发周期并防止下游产品的失效。ESR测试可在30分钟内提供这些数据。