氧化石墨烯对VS55冻融过程结晶行为的影响

借助差示扫描量热仪（DSC）和低温显微系统,研究了升降温速率（5、10、25、50和100℃/min）和氧化石墨烯（GO）浓度(0.01、0.1、1和5 mg/ml)对VS55溶液降温过程结晶和升温过程冰晶再生长的影响。结果表明：（1）随着升降温速率的增加,VS55溶液体系在降温过程中的结晶焓H_f以及升温过程中的再结晶焓H_Td都会减小;（2）对浓度为2.1 mol/L的VS55溶液进行降温时,GO浓度越大,其结晶焓H_f越大,且初始冻结温度显著提高;但对4.2 mol/L VS55降温时,其结晶焓H_f会随着GO浓度增加呈现出先减小后增大的特点;8.4 mol/L VS55已完全玻璃化,GO对其没有影响;（3）在升温过程中,GO浓度越高,VS55浓度越低,其溶液体系内冰晶再生长抑制程度越大,如GO浓度为5 mg /ml时,2.1 mol/L VS55溶液添加GO前后再结晶焓的差值ΔH_Td为14.55 J/g,而4.2 mol/L VS55就显著降低到7.95 J/g,接近8.4 mol/L VS55的6.91 J/g。总体来看,GO对VS55溶液降温过程冰晶生长特点的影响主要取决于VS55浓度和GO浓度,但对复温过程反玻璃化或冰晶再生长特点的影响主要取决于VS55浓度、GO浓度以及升降温速率。     

磁纳米粒子对Vs55溶液反玻璃化等温结晶行为的影响

借助差示扫描量热仪(DSC)和低温显微系统,研究了磁纳米粒子对典型玻璃化溶液Vs55在反玻璃化过程中等温结晶行为的影响。结果表明:(1)磁纳米粒子经过羧酸(CA)和聚乙二醇(PEG)表面修饰后,对Vs55溶液的玻璃化转变温度(Tg)几乎没有影响,但对其反玻璃化转变温度(Td)和反玻璃化结晶焓(HTd)影响较大;(2)在Vs55的反玻璃化温区范围内(-85~-60℃),随着等温温度的升高和降温速率的增大,经CA修饰的磁纳米粒子均会显著促进Vs55的反玻璃化现象,在-85℃等温时的冰晶生长速率为0.37μm·s~(-1),-75℃等温时则为2.19μm·s~(-1),而当降温速率从2℃·min~(-1)增大到100℃·min~(-1)时(在-75℃等温结晶),其反玻璃化冰晶生长的速率由1.72μm·s~(-1)增大到3.54μm·s~(-1);(3)与Vs55相比,两种修饰均明显促进了其反玻璃化,在-80℃等温结晶时,Vs55溶液的生长速率为0,而CA和PEG修饰分别达到了1.04μm·s~(-1)和2.31μm·s~(-1);与CA修饰相比,PEG修饰后的磁纳米粒子更加促进了Vs55溶液的反玻璃化现象,在-85℃等温时的冰晶生长速率为0.62μm·s~(-1),而-75℃等温时则达到了6.25μm·s~(-1),这个结果也充分说明了磁纳米粒子表面修饰物质的不同必定会显著影响Vs55的反玻璃化结晶生长。     

测试速率对PEG/GO定型相变材料熔融和结晶性能的影响

以聚乙二醇/氧化石墨烯(PEG/GO)定型相变材料为测试样品,采用差示扫描量热法(DSC)对其熔融、结晶性能进行了表征,研究了测试速率(即升/降温速率)对该相变材料熔融、结晶温度和热焓的影响。结果表明:随着降温速率的增加,PEG/GO相变材料的结晶温度逐渐降低;随着升温速率的增加,材料的熔融温度逐渐提升;测试速率越高,焓值越小;随着GO加入量的增加,升降温时的焓值均呈现降低的趋势;相同GO含量的PEG/GO定型相变材料,其熔融焓总是大于同等测试速率下得到的结晶焓,而且测试速率越快,差值越大;在相同测试速率下,GO的添加量基本不会对PEG/GO相变材料的熔融、结晶温度产生影响。     

磁纳米粒子对Vs55溶液反玻璃化等温结晶行为的影响

借助差示扫描量热仪（DSC）和低温显微系统,研究了磁纳米粒子对典型玻璃化溶液Vs55在反玻璃化过程中等温结晶行为的影响。结果表明：（1）磁纳米粒子经过羧酸（CA）和聚乙二醇（PEG）表面修饰后,对Vs55溶液的玻璃化转变温度（T_g）几乎没有影响,但对其反玻璃化转变温度（T_d）和反玻璃化结晶焓（H_Td）影响较大;（2）在Vs55的反玻璃化温区范围内（-85~-60℃）,随着等温温度的升高和降温速率的增大,经CA修饰的磁纳米粒子均会显著促进Vs55的反玻璃化现象,在-85℃等温时的冰晶生长速率为0.37 μm·s^-1,75℃等温时则为2.19 μm·s^-1,而当降温速率从2℃·min^-1增大到100℃·min^-1时（在-75℃等温结晶）,其反玻璃化冰晶生长的速率由1.72 μm·s^-1增大到3.54 μm·s^-1;（3）与Vs55相比,两种修饰均明显促进了其反玻璃化,在-80℃等温结晶时,Vs55溶液的生长速率为0,而CA和PEG修饰分别达到了1.04 μm·s^-1和2.31 μm·s^-1;与CA修饰相比,PEG修饰后的磁纳米粒子更加促进了Vs55溶液的反玻璃化现象,在-85℃等温时的冰晶生长速率为0.62 μm·s^-1,而-75℃等温时则达到了6.25 μm·s^-1,这个结果也充分说明了磁纳米粒子表面修饰物质的不同必定会显著影响Vs55的反玻璃化结晶生长。     

聚L-乳酸的热性能研究

为了了解聚L-乳酸(PLLA)自身结构特点,更好地控制其成型加工过程,研究了PLLA的非等温结晶行为、熔融行为和热失重过程。结果表明:降温速率对PLLA的非等温结晶过程具有显著影响,在1℃/min的降温速率下,PLLA的结晶起始温度为121℃,结晶焓为3.363 J/g;PLLA的熔融双峰遵循熔融-再结晶的机理;PLLA热分解温度在300℃左右,且随升温速率的增加而增大。     

半芳香族耐高温PA10T/1010的非等温结晶动力学研究

利用对苯二甲酸、癸二胺、癸二酸合成了聚对苯二甲酰癸二胺(PA10T)和聚酰胺(PA)1010的共聚物PA10T/1010,通过差示扫描量热法研究了PA10T/1010的非等温结晶动力学,结果表明随着降温速率的增加,结晶温度和熔点不断降低,同时结晶温度的范围变宽,结晶所需时间减少。用Jeziorny法描述了PA10T/1010的非等温结晶过程,发现其结晶过程分为两段,晶体生长方式在前期为二维盘状生长,后期为多维生长。通过Mo法描述了PA10T/1010的非等温结晶动力学,发现降温速率越大,在单位时间内PA10T/1010所能达到的相对结晶度越高。最后通过Kissinger方法计算得到PA10T/1010非等温结晶活化能为–171.47 k J/mol。     

小型动态制冰机工作过程的结晶特性

利用所搭建的小型动态制冰装置制取冰浆,实验探讨了结晶时间、载冷剂温度、添加剂种类与浓度、刮削速度等因素对冰浆动态制备过程的影响,研究中基于热平衡方法测得结晶过程不同时刻的含冰率,对所制取的冰浆进行显微拍照,并基于图像处理获取冰晶尺寸的当量直径。实验结果表明,在动态结晶过程的测试时间内,制冰溶液的降温速率受外界条件影响较小,但添加剂种类与浓度对制冰溶液的相变结晶温度以及过冷度影响较大;制冰溶液的含冰率与冰晶尺寸均随时间的增加而增大,其中载冷剂温度、添加剂种类与浓度对溶液含冰率影响较大,而对冰晶尺寸影响最大的因素是刮削速度与添加剂浓度;当结晶过程进行到30 min时溶液的含冰率均达到25%,冰晶尺寸均能达到0.12 mm左右。     

GO/AT复合材料的制备及其吸附性能分析

采用溶液共混法制备氧化石墨烯(GO)/凹凸棒石(AT)复合材料,探讨GO含量对复合材料吸附性能的影响,并对复合材料的组成和微观结构进行了表征和分析。结果表明,当GO/AT的质量比为3/4时,复合材料对盐酸四环素的吸附效果最佳,吸附率达到93.06%。进一步探讨了吸附时间、盐酸四环素初始浓度和溶液pH条件对复合材料吸附性能的变化,分析了复合材料吸附盐酸四环素的过程;GO/AT复合材料对盐酸四环素的吸附过程符合准二级动力学方程,其表观吸附活化能为37.19 kJ/mol,此吸附过程以静电吸附为主;对盐酸四环素的吸附行为符合Langmuir等温式,在研究的温度范围,吸附焓变(ΔHO)为7.77 kJ/mol,吸附自由能变(ΔGO)<0,吸附熵变(ΔSO)为57.62 J/(mol·K),表明该吸附是吸热、自发、熵增过程。     

磷酸二氢钾的冷却结晶正交实验

对溶剂萃取法生产磷酸二氢钾(KDP)工艺中的结晶过程的降温速率、结晶温度、养晶时间、氯离子浓度进行了正交实验,综合考虑KDP的产量、纯度、平均粒径,确定KDP结晶的优化方案为:降温速率为0.1℃/min,养晶时间为1.5 h,结晶温度为32℃,Cl~-离子浓度为4.042 g/L。     

磷酸二氢钾的冷却结晶正交实验

对溶剂萃取法生产磷酸二氢钾(KDP)工艺中的结晶过程的降温速率、结晶温度、养晶时间、氯离子浓度进行了正交实验,综合考虑KDP的产量、纯度、平均粒径,确定KDP结晶的优化方案为:降温速率为0.1℃/min,养晶时间为1.5 h,结晶温度为32℃,Cl^-离子浓度为4.042 g/L。     

LLDPE/H-HIPS的非等温结晶动力学研究

采用差示扫描量热法研究了不同降温速率下线性低密度聚乙烯(LLDPE)和LLDPE/H-HIPS(氢化高抗冲聚苯乙烯)共混物的非等温结晶行为,并用Jeziorny法进行处理分析。结果表明:降温速率的增大会使得以上两种样品的结晶峰均向温度较低的方向移动,LLDPE/H-HIPS共混物的结晶峰向低温方向移动的同时结晶峰逐渐变宽,结晶焓减小;在相同降温速率下,LLDPE/H-HIPS共混物的峰值结晶温度较纯LLDPE有所降低;LLDPE/H-HIPS的Avrami指数n的起始值增大且范围变窄;由Kissinger法估算的LLDPE和LLDPE/H-HIPS的结晶活化能分别为309.45,326.63kJ/mol。     

降温速率对偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物相转变的影响

系统研究了降温速率对偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物(P(VDF-Tr FE))相转变行为的影响。结果表明,P(VDFTr FE)的DSC降温曲线上存在结晶峰及居里相转变峰。居里相转变过程为一阶相变,包含两个过程:(1)高温居里相转变,具有较少旁氏构象缺陷结构的极性低温相(LT)向非极性高温相(HT)转变;(2)低温居里相转变,长程全反式构象被无规旁氏构象打乱的冷却相(CL)向HT转变。随着降温速率的提高,HT-to-CL和HT-to-LT的转变温度降低,但转变焓值及HT-to-CL与HT-to-LT转变焓的比值均增大,说明降温速率越快越有利于极性相,尤其是CL相的形成。在随后的升温过程中,CL-to-HT的转变温度随着降温速率的提高而升高,而LT-toHT的相转变温度几乎不变,说明在降温过程中形成CL相的规整度随降温速率的提高而增大。而HT相的熔融温度及熔融焓随降温速率的提高而减小,说明样品在降温过程中没有足够的时间完成结晶,且结晶尺寸减小。由此可以得出,快速降温不利于非极性相HT的形成,但有利于极性相(CL、LT),尤其是CL相的形成。     

PBT/PET阻燃材料的非等温结晶动力学

制备了不同DecaBDE含量的PBT/PET合金,DSC和Jeziorny法研究降温速率分别为5、10、15、20、25℃/min时,PBT/PET/十溴联苯醚(DecaBDE)体系的非等温结晶动力学。结果表明:PBT/PET/DecaBDE体系随降温速率的增大,结晶速率加快,结晶放热焓下降;随着DecaBDE含量的增加,体系的初始结晶温度和结晶速率增加,DecaBDE能起异相成核作用并有利于其晶体生长;Jeziorny法比较适合处理PBT/PET/DecaBDE体系在较高降温速率下的非等温结晶过程。     

聚丙烯/共聚酯/蒙脱土复合材料结晶行为的研究

采用热台偏光显微镜研究了聚丙烯(PP)/共聚酯(COPET)以及PP/COPET/蒙脱土(MMT)复合材料等温结晶时的结晶形态,结果表明:两样品均呈现清晰的球晶所特有的黑十字消光图像,PP/COPET/MMT复合材料的球晶尺寸比PP/COPET样品的球晶尺寸大大减小。采用差示扫描量热法对PP/COPET以及PP/COPET/MMT复合材料的非等温结晶行为进行了研究,结果表明:随着MMT含量的增加,复合材料样品的结晶初始温度和结晶峰温基本呈现逐渐降低趋势,结晶放热焓随MMT含量增加先增加后减小;在不同的降温速率下结晶,两种样品结晶峰温均随降温速率的增大而降低,结晶放热焓也随着结晶速率的增大而降低。采用Jeniorny法处理了PP/COPET和PP/COPET/MMT样品的非等温结晶过程,得出了两体系的结晶速率总体上随着冷却速率的增加而加快,为多维结晶生长体系。     

PLA基荧光复合材料的制备与性能

采用熔融挤出加工方法制备了不同荧光粉含量的PLA基荧光复合材料,研究了复合材料的发光性能、结晶性能、流变性能和力学性能。结果表明,复合材料的发光强度随着荧光粉含量的增加而增大;DSC曲线表明,荧光粉能够促进PLA的结晶过程,荧光粉对PLA的结晶起到了异相成核作用。此外,当降温速率从10℃/min升高至20℃/min时,PLA结晶峰变宽,复合材料的结晶焓由36.53 J/g下降至8.84 J/g,这表明,PLA的结晶速率较慢,受降温速率的影响较大;流变曲线显示,荧光粉加入后,PLA出现了剪切变稀现象,荧光复合材料储能模量-角频率(G′-ω)曲线在低频区出现平台区;力学性能测试表明,荧光粉加入后,对PLA起到了一定程度的增韧作用。     

成核PP的结晶过程与熔融过程研究

研究了PP在α成核剂作用下的结晶与熔融过程,通过差示扫描量热法(DSC)对成核PP(nPP)的降温与升温过程进行了扫描。结果发现,α成核剂使PP的结晶温度显著提高,结晶速率加快;α成核剂使PP的熔融温度和熔融焓提高,不改变PP的平衡熔点。     

POM与POM/碳酸钙复合材料非等温结晶动力学研究

采用差示扫描量热仪研究了聚甲醛（POM）和POM /碳酸钙复合材料在不同降温速率下的非等温结晶行为,并用Jeziorny法和莫志深法计算了POM及其复合材料的非等温结晶动力学参数。结果表明：提高降温速率,POM与POM/碳酸钙复合材料的结晶峰均向低温方向移动,且结晶放热峰逐渐变宽;降温速率为5、10、15和20 ℃/min时对应POM/碳酸钙复合材料的结晶峰峰值和结晶放热焓分别为144.6、142.4、141.2、140.2 ℃和177.4、152.2、148.0、137.2 J/g;加入碳酸钙的使POM的结晶温度提高,结晶速率加快,其在体系中起到了异相成核的作用。     

连续玻纤增强HDPE复合材料的结晶动力学

采用差示扫描量热(DSC)法分析了不同降温速率下高密度聚乙烯(HDPE)和连续玻纤(GF)增强HDPE复合材料的非等温结晶和熔融行为。使用莫志深法对HDPE和HDPE/GF复合材料的非等温结晶动力学进行研究,得出莫氏方程可以描述其非等温结晶动力学过程。并且采用偏光显微镜(POM)观察结晶形态。结果显示:降温速率越大,聚合物结晶峰越宽、聚合物开始结晶时的温度越低、结晶峰温度越低。GF起到异相成核的作用,使得HDPE/GF复合材料的成核速率高于纯HDPE,但由于纤维对晶体生长具有一定的阻碍作用,使其结晶焓较低。通过熔融曲线分析发现,降温速率和GF的加入对HDPE及HDPE/GF复合材料熔融温度和熔融峰温度的影响并不显著。采用莫志深法的研究结果与由动力学参数得出的结论相一致,HDPE/GF复合材料比HDPE更易结晶。POM等温结晶观察结果表明,HDPE/GF复合材料比HDPE的结晶速率更快,这与DSC和莫志深方程结果一致。     

PET的非等温冷结晶动力学研究

采用DSC方法研究了PET升温过程中的热性能。结果表明:PET的玻璃化转变温度θg和冷结晶峰温θc随升温速率提高而上升,PET的分子质量分布导致了热转变的起始温度和峰顶温度的差异。PET冷结晶的结晶动力学常数Zt,Avram i指数n随升温速率提高而上升,半结晶时间t1/2随升温速率的提高而下降,说明PET的冷结晶速率随升温速率的提高而增大。     

PA 510的非等温结晶动力学研究

以相对黏度为2.6的聚酰胺510(PA 510)为研究对象,采用热重分析仪测试了PA 510的热稳定性,采用差示扫描量热仪系统研究了不同降温速率(?)下PA 510的非等温结晶过程,通过Jeziorny和Mo模型分析PA 510的非等温结晶动力学,并根据Kissinger方程计算PA 510的结晶活化能(△E)。结果表明：PA 510的热分解过程为典型的一步分解,在478.1℃时热分解速率最快;随着?的增加,PA 510的起始结晶温度、结晶峰值温度均向低温区移动,而结晶焓逐渐降低;PA 510的球晶生长以二维生长为主,在单位结晶时间内PA 510需要更高的结晶速率才能获得更高的结晶度;由Kissinger方程计算得出PA 510非等温结晶过程中的△E为-279.0 kJ/mol,高于聚酰胺6和聚酰胺66。