Structures and Properties of Isotactic Polypropylene/Polybutene-1 In-reactor Alloys

doi:10.7503/cjcu20200277

Abstract

Abstract:

The performance of materials is closely related to the composition， component distribution and molecular chain structure. Therefore， it is vital to analyze the relationship between chain structure and performance of alloys with multiple components. Two novel isotactic polypropylene/polybutene-1 in-reactor alloys（iPP/iPB） synthesized by sequential two-stage polymerization were fractionated by the temperature rising elution fractionation at a temperature ranging from -30 ℃ to 140 ℃. The chain microstructure and sequences distribution， crystallization behavior， molecular weight（M_w） and molecular weight distribution（M_w/M_n） of fractions were characterized by ¹³C NMR， FTIR， DSC， GPC. The results showed that iPP/iPB alloys were mainly composed of five components， including the high isotactic polybutene-1（iPB） as the main component， a small amount of poly（（butene-1）-block-propylene） block copolymer（PB-b-PP）， isotactic polypropylene（iPP）， etc. With the increase of elution temperatures， the length of PP blocks in the PB-b-PP components gradually increased， while that of PB blocks gradually decreased. At the same elution temperature， Alloy B possessed longer PP block in copolymer fractions and exhibited more perfect PP crystal. Alloy B containing higher iPB and PB-b-PP components showed higher tensile strength， flexural strength， excellent impact resistance， higher Vicat softening temperature and faster crystal transformation rate.

Key words: Isotactic polypropylene/polybutene-1 alloy, Temperature rising elution fractionation, Structure, Property

CLC Number:

O631.1

TrendMD:

MA Yaping, ZHANG Ning, ZHENG Weiping, XIAO Weijia, LIU Chenguang, HE Aihua, SHAO Huafeng. Structures and Properties of Isotactic Polypropylene/Polybutene-1 In-reactor Alloys[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2020, 41(12): 2851.

Figures/Tables 15

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Sample	MFR^a(g/10 min)	10^-4M_w^b	M_w/M_n^b	Isotacticity^c(%)	mmmm of PB^d(%)	PP^e(%)
iPB	0.47	67.9	5.3	97.5	95.6	—
AlloyA	0.40	94.2	7.4	95.4	92.3	6.3
AlloyB	0.70	89.2	7.5	96.4	95.4	20.8

Sample	MFR^a(g/10 min)	10^-4M_w^b	M_w/M_n^b	Isotacticity^c(%)	mmmm of PB^d(%)	PP^e(%)
iPB	0.47	67.9	5.3	97.5	95.6	—
AlloyA	0.40	94.2	7.4	95.4	92.3	6.3
AlloyB	0.70	89.2	7.5	96.4	95.4	20.8

Component	Fractionation temperature/℃	Mass fraction(%)	Dyad sequence distribution(%)			[B](%)	[P](%)	mmmm(%)		10^-4M_w	M_w/M_n	T_m/℃
Component	Fractionation temperature/℃	Mass fraction(%)	[BB]	[PB]	[PP]	[B](%)	[P](%)	PB	PP	10^-4M_w	M_w/M_n	PB	PP
aPB	-30	8.2	100	0	0	100	0	55.9
	-20―20	3.4	100	0	0	100	0
mPB	30	8.5	100	0	0	100	0	92.0		74.1	12.1	111.0
	40	1.0	100	0	0	100	0					109.0
iPB	50	31.4	100	0	0	100	0	88.4		69.8	6.6	116.8
	60	39.6	100	0	0	100	0			82.3	7.1	118.9
	70	2.0	100	0	0	100	0	92.3		77.1	5.3	114.7
PB?b?PP	80	0.8								86.3	6.9	106.3	137.8
copolymer	90	0.5	78.9	6.8	14.3	82.3	17.7	96.7				113.6	152.0
	100	1.4	51.7	3.3	45.1	53.3	46.7	88.8	90.1	50.6	29.7	110.9	157.0
	110	1.2								32.4	15.8
	120	0.9										114.4	160.2
	130	0.8
iPP	140	0.3

Component	Fractionation temperature/℃	Mass fraction(%)	Dyad sequence distribution(%)			[B](%)	[P](%)	mmmm(%)		10^-4M_w	M_w/M_n	T_m/℃
Component	Fractionation temperature/℃	Mass fraction(%)	[BB]	[PB]	[PP]	[B](%)	[P](%)	PB	PP	10^-4M_w	M_w/M_n	PB	PP
aPB	-30	8.2	100	0	0	100	0	55.9
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mPB	30	8.5	100	0	0	100	0	92.0		74.1	12.1	111.0
	40	1.0	100	0	0	100	0					109.0
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	110	1.2								32.4	15.8
	120	0.9										114.4	160.2
	130	0.8
iPP	140	0.3

Component	Fractionation temperature/℃	Mass fraction(%)	Dyad sequence distribution(%)			[B](%)	[P](%)	mmmm(%)		10^-4M_w	M_w/M_n	T_m/℃
Component	Fractionation temperature/℃	Mass fraction(%)	[BB]	[PB]	[PP]	[B](%)	[P](%)	PB	PP	10^-4M_w	M_w/M_n	PB	PP
aPB	-30	1.2	100	0	0	100	0	41.4
	-20—20	0.3
mPB	30	0.2	100	0	0	100	0
	40	0.8	100	0	0	100	0	90.2				97.7/106.1
iPB	50	46.5	100	0	0			90.5		84.7	5.8	116.5
	60	37.2						91.1		106.4	4.3	116.1
	70	2.3	100	0	0	100	0	98.4		113.1	4.4	118.1
PB?b?PP	80—90	0.4	52.1	9.1	38.8	56.6	43.4			69.3	22.1	116.9	144.7/152.9
copolymer	100	1.6	34.3	6.0	59.7	37.2	62.8	87.7	92.1	58.9	28.3	116.6	158.3
	110	1.3	11.5	3.9	84.6	13.5	86.5	88.4	95.0	43.8	15.6	117.3	162.6
	120	5.0	4.4	6.9	88.7	7.9	92.1		91.6	39.1	5.7	116.3	165.2
	130	0.4	8.8	0	91.2	8.8	91.2		87.7			113.1	164.8
iPP	140	2.8	0	0	100	0	100		92.0	37.7	5.6		164.6