超高分子量聚乙烯的结晶形态

应用光学和电子显微镜等手段研究了四种超高分子量聚乙烯初生态聚合体和熔化结晶试样各自生成的结晶形态结构。结果表明,在初生态聚合体中生成纤维状晶体,而熔化结晶试样中只能生成由折迭链片晶组成的球晶结构,熔体拉伸取向结晶时则生成类似草席晶的结构。     

如何为薄膜生产带来高质量和低成本

经向薄膜的生产，一般是通过塑胶粒子在挤出机中熔化后，塑胶熔体通过长孔或环型口模挤出，在薄膜拉伸设备上拉伸成型并卷绕为最终制品。塑胶粒子经相应的配料和混合系统进入挤出机，形成均匀、熔融的原料，塑料聚合物再经过滤成型成为薄膜。为了保证拉伸的正确操作，需借助轧辊，散热器或暖风机将温度冷却到略低于结晶熔化点，这样在成型时，薄膜可在室温无应力状况下成卷前，再次加温放松。     

界面应力对玻纤增强HDPE 基体伸展链晶体的诱导作用

本文采用SEM、SAL S、DSC 和材料力学性能实验等方法考察了界面粘结性、玻纤含量和试样熔体成型冷却速率等与其GF/ HDPE 复合材料基体晶态结构及材料力学性能间关系。实验结果表明: 在界面相存有较牢固的化学偶联作用条件下, 其材料试样熔体成型冷却过程中所产生的界面应力可应变诱导玻纤周围基体树脂伸展链晶体结构的形成, 并由此而明显改善了复合材料的拉伸、弯曲强度及其缺口冲击韧性。     

注塑工艺参数和超声外场对聚丙烯制件结晶结构的影响

针对模腔内熔体温度对制件冷却过程中其内部分子的凝聚结构及结晶形态的影响,通过自行设计制造的带有热电偶传感器和超声外场的注塑成型实验系统,采用单因素实验方法,通过测量PP制件成型过程中模腔不同位置处的熔体温度同时利用X射线衍射法,对制件内部微观结构形态的检测分析,研究了不同工艺参数和超声功率变化,对制件内部分子凝聚态结构的影响。结果表明,模腔内熔体峰值温度的升高及降温时间的延长,有利于制件内部分子形成结晶结构;但过高的熔体温度则不利于结晶结构的形成。适当增大超声功率能够有效促进制件内部分子生成结晶结构,使其结晶度提高;但过高的超声功率会使制件的结晶度下降。试验工艺参数条件下,施加600 W超声功率时,制件获得平均48.06%的最高结晶度,有效地提高了制件的力学性能。     

纤维增强聚合物熔体的纤维取向和流场应力分析

针对纤维增强聚合物基复合材料的成型流动过程, 基于宏观流场、 介观纤维取向和微观聚合物大分子链三尺度信息耦合的多尺度模型, 使用有限体积法和有限差分法相结合的数值算法, 分析了纤维增强聚合物熔体在收缩流腔中的流动行为, 得到了其纤维取向和应力分布, 并讨论了纤维存在对聚合物熔体流场应力的影响。结果表明: 当剪切运动占优时, 纤维呈现周期旋转取向; 而拉伸运动占优时, 纤维沿单轴拉伸取向。同时, 由于纤维的周期旋转, 纤维增强聚合物熔体法向应力差的空间分布呈现出随时间逐步发展的拟序涡结构。      

SiO_2-MWNTs/聚乳酸复合材料的冷结晶动力学及球晶形态

为研究多壁碳纳米管(MWNTs)对聚乳酸(PLA)冷结晶动力学和球晶形态的影响,分别以PLA和表面包覆纳米SiO2并接枝硅烷偶联剂的纳米SiO2改性MWNTs(SiO2-MWNTs)为基体和改性剂,经溶液共混法制备了SiO2-MWNTs/PLA复合材料。采用DSC、偏光显微镜、Jeziorny模型和Johnson-Mehl-Avrami模型研究了复合材料的非等温冷结晶动力学和球晶形态。结果表明:SiO2-MWNTs可作为异相成核剂,能有效降低SiO2-MWNTs/PLA复合材料的冷结晶温度,提高晶核生成速率和晶体生长活化能。SiO2-MWNTs/PLA复合材料的冷结晶过程主要由成核作用控制,加入SiO2-MWNTs可同时提高复合材料的结晶速率和结晶度。冷结晶时,PLA球晶尺寸小于熔体冷却结晶时的,且SiO2-MWNTs含量对冷结晶球晶尺寸的影响远小于其对熔体冷却结晶球晶尺寸的。所得结论对优化PLA的结晶结构和性能、制备高性能PLA复合材料具有指导意义。     

界面应力对HDPE/CaCO3增韧体系基体结晶动力学影响的研究

采用了一种可表征体系冷却收缩应力对聚合物结晶影响的动力学,方法研究了不同冷却速率条件下HDPE／CaCO2增韧体系的基体结晶动力学行为及其与材料界面相粘结性及CaCO3含量之间的关系。结果表明,在材料缺口冲击强度较高的界面相粘结及组成条件下,体系熔体冷却收缩过程中所引起的界面应力的应变诱导结晶作用引起了基体晶体生长指数n1、生长速率常数k1及其k1随冷却速率a的变化率Δk1Δa的显著增大;材料基体结晶动力学参数的影响因素及其变化规律与其材料缺口冲击强度的影响因素及其变化规律之间存在着良好的一致性。     

界面应力对HDPE/CaCO3增韧体系基体结晶动力学影响的研究

采用了一种可表征体系冷却收缩应力对聚合物结晶影响的动力学方法,研究了不同冷却速率条件下HDPE/CaCO3增韧体系的基体结晶动力学行为及其与材料界面相粘结性及CaCO3含量之间的关系.结果表明,在材料缺口冲击强度较高的界面相粘结及组成条件下,体系熔体冷却收缩过程中所引起的界面应力的应变诱导结晶作用引起了基体晶体生长指数n1、生长速率常数k1及其k1随冷却速率a的变化率△k,/△a的显著增大;材料基体结晶动力学参数的影响因素及其变化规律与其材料缺口冲击强度的影响因素及其变化规律之间存在着良好的一致性.     

玻璃纤维增强聚丙烯的结晶行为和结晶形态

用差示扫描量热法和偏光显微镜考察了３种经硅烷偶联剂表面处理过的玻璃纤维（ＧＦ），在含量为２０％￣３０％时，对聚丙烯（ＰＰ）的结晶行为和结晶形态的影响。结果表明，当ＧＦ增强体系从熔体以降温速度φ〉２５℃／ｍｉｎ冷却时，发现有少量ＰＰβ－晶形成，但当φ≤１５℃／ｍｉｎ时，它们对ＰＰ都无成核作用。ＧＦ增强体系中ＰＰ的结晶速度比不含ＧＦ的ＰＰ快，这可能与在结晶过程中基体树脂的收缩以及ＧＦ与基体树脂热膨胀系     

一种可表征冷却收缩应力对聚合物结晶影响的动力学方法

从Avrami等关于结晶相转变的严格微分公式和准静态假设条件出发，导得了一种可表征体系冷却收缩应力对聚合物结晶影响的动力学处理方法，采用该方法对PP及3种不同分子量的HDPE的研究结果表明，聚合物熔体冷却过程中的收缩应力有促进结晶的作用。可引起体系晶体生长指数n，生长速率常数k和结晶度的显著增大，试样k值随冷速率α的变化率（Δk/Δα)与其材料缺口冲击强度值之间有着良好的对应关系。     

聚丙烯熔体结晶过程中声发射源的实验研究

用光学显微镜观察了六种聚丙烯试样熔体在非等温结晶过程中形态织构的变化。并且与在同样条件下试样结晶过程中观察到的声发射现象进行对照。证实聚丙烯熔体结晶过程中产生声发射讯号主要是在结晶后期,特別是球晶生长结束并形成边界后,在球晶边界和球晶内部形成微缺陷的过程所导致的。它与球晶形成时体积收缩、内应力的产生和增加直接有关。     

非等温粘弹性熔体挤出成型过程的形态及性能

对粘弹性流体,非均匀的径向温度所造成的不均匀的径向应力,使熔体在挤出过程中产生非均匀结晶和纤维微观结构的改变。采用PTT模型,通过POLYFLOW软件模拟PA6熔体从圆形喷丝微孔中挤出的流动行为,分析熔体在不同的卷绕速度下沿纺程的拉伸速率分布、温度分布及结晶度的变化情况。结果表明,沿纺程纤维中心和纤维表面的速度几乎重合,在纤维横向断面上拉伸速率是均匀的,而且卷绕速度越低,拉伸速率越容易达到稳定;沿纺程纤维中心温度要高于纤维表面温度,且卷绕速度对纺程上的温度影响不大。研究结论对实际纤维产品和纺丝生产工艺有较好的参考作用。     

热镀Ni3Al耐蚀合金镀层液态冷凝过程的分子动力学模拟研究

钢铁表面热镀Ni3Al耐蚀合金过程中，涉及Ni3Al合金在钢铁表面由液态冷凝为镀层，冷却速度对结构及性能影响很大。采用F－S多体势对耐蚀液态合金Ni3Al在不同冷却速度下的微观结构及其转变机制进行了分子动力学模拟，得到了不同冷速下各温度的双体分布函数；采用HA键型指数法对其结构进行了分析，结果表明：Ni3Al的结构及能量转变受冷速影响较大，快冷时形成非晶，而慢冷时出现明显结晶，晶体的形成过程中有能量突变。     

聚丙烯双模式取向结晶

利用X射线衍射仪，研究了聚丙烯熔体在应力场下双模式取向结晶的形成以及热处理、拉伸等对双模式取向结晶分布的影响。结果表明，熔体在高应力场下有利于c轴取向结晶，拉伸及热处理等影响聚丙烯双模式取向的分布。     

聚醚砜醚酮酮树脂的结构与性能

用FT—IR、DSC、WAXD等方法研究了四种不同方法制备的聚醚砜醚酮酮(PESEKK)样品的结构与性能。研究表明,低温溶液缩聚得到的PESEKK为半结晶聚合物,其非晶部分较易溶于二氯乙烷等强极性有机溶剂;半结晶聚合物熔融冷却过程中很难再结晶;半结晶聚合物熔融淬冷,转变为无定型聚合物;熔融拉丝取向,也不能促使其结晶,但非晶链段被取向使IR分析4000cm^-1-1700cm^-1出现强烈倍频吸收峰;用DCE处理半结晶聚合物得到结晶度更高的聚合物样品。     

碳纤维增强共聚酰胺6-66复合材料的制备及性能

通过两段式聚合法制备共聚酰胺PA6-66,然后采用熔融共混得到碳纤维增强PA6-66复合材料(CF/PA6-66).对复合材料的断面形貌、热性能、结晶性能、非等温结晶动力学、熔体流变性、力学性能和动态力学性能进行了分析.差示扫描量热(DSC)和热重分析结果表明,CF/PA6-66复合材料的熔点约为190℃,分解温度在376℃以上.DSC和X射线衍射分析表明,CF的加入加快了聚合物的结晶速率,促进γ晶型的形成.力学性能和熔体流变性能测试结果表明,随着CF含量的增加,复合材料的拉伸强度、弯曲强度与缺口冲击强度均先升高后降低,当CF含量为20％时,CF/PA6-66复合材料的拉伸强度与弯曲强度分别为95.54 MPa和121.42 MPa,相比纯PA6-66分别提升了82.26％和81.17％,同时其黏流活化能仅为35.43 kJ/mol.     

微型注塑对聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯共混物的形貌结晶和力学性能的影响

以聚丁二酸丁二醇酯(PBS)为分散相,聚乳酸(PLA)为基体树脂制备了PLA/PBS共混物,实现其微型注塑。结合流变行为和ANSYS Polyflow计算机模拟研究了微型注塑条件(包括熔体温度和注射速率)对PLA/PBS共混物结构和性能的影响。结果表明,微型注塑过程中强的剪切和拉伸应力场实现了PBS在PLA基体中的原位成纤,微型注塑条件对PBS分散相纤维形貌、基体树脂PLA结晶行为以及共混物力学性能有重要影响。发现提高熔体温度有利于增强壁面滑移效应,降低浇口区域的负拉伸作用,改善熔体流场的稳定性,从而有利于分散相PBS的原位成纤,然而过高的注射速率会因强负拉伸作用而破坏纤维结构,不利于PBS的原位成纤和共混物力学性能的改善。PBS原位成纤及其诱导PLA形成的取向结晶结构有利于共混物力学性能的改善。     

癸二酰二苯甲酰肼对聚L-乳酸/玻璃纤维复合材料结晶性能及力学性能的影响

利用差示扫描量热仪(DSC)研究了癸二酰二苯甲酰肼(BSAD)成核剂对聚L-乳酸(PLLA)/玻璃纤维(GF)复合材料等温及非等温结晶性能的影响。结合偏光显微镜(POM)观察发现,BSAD可在熔融加工中与PLLA基体形成均相,在冷却过程中,该体系发生相分离,BSAD晶体优先从PLLA熔体中析出,诱导PLLA结晶。等温结晶动力学研究发现,随着BSAD含量提高,PLLA的Avrami指数逐渐减小,表明异相成核增强。在110℃形成的成核剂晶体尺寸较小,可在提高PLLA结晶速率的同时细化晶体尺寸,并改善PLLA/GF复合材料的拉伸、弯曲及冲击性能。     

冷拉程度对聚丙烯微孔膜结构和性能的影响

采用熔融拉伸法制备聚丙烯微孔膜,研究了不同冷拉程度对微孔膜微观结构和性能的影响。采用差示扫描量热仪、扫描电镜、毛细管流动分析仪测试后发现,随着冷拉拉伸比的增大,微孔膜拉伸曲线塑性平台减弱,对应差示扫描量热曲线中由于热定型过程结晶带来的吸热平台减弱。冷拉拉伸比为15%时,微孔膜具有较好的微观结构和透气性,冷拉拉伸比达到60%时,微孔分布和排列变差,孔径变小,孔隙率降低,透气性变差。热处理过程中由于Tie链结晶形成的不稳定结构在冷拉后转变为连接分离片晶的架桥,随着冷拉拉伸比的增大,这部分转变越彻底,但同时也带来片晶结构崩溃,导致孔径减小,性能变差。     

树枝状聚合物用于模拟生物矿化的研究

生物矿化是自然界中普遍存在的现象,有机物尤其是蛋白质在生物矿化过程中发挥至关重要的作用。树枝状聚合物由于其独特的分子结构和易于改性的表面基团,在一定程度上可以模拟蛋白质的结构和功能,适用于模拟生物体系诱导或调控矿化的成核和结晶过程。综述了近年来国内外树枝状聚合物及其衍生物用于模拟生物矿化的研究,详细介绍了聚酰胺-胺型树枝状聚合物和聚丙烯酰亚胺型树枝状聚合物,总结了树枝状聚合物调控或诱导各种矿物结晶的机理。树枝状聚合物的代数、浓度、表面所带基团及其与金属离子作用时间等因素都会影响结晶过程,从而得到不同形貌的晶体,但具体的机理研究仍不深入。