纳米Al2O3/玻璃纤维/聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料非等温结晶行为研究--(Ⅰ)结晶与熔融行为

通过熔融共混法制备了纳米A l2O3/玻璃纤维(GF)/聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)复合材料,利用差示扫描量热仪(DSC)对其非等温结晶过程、熔融行为及结晶度进行了研究。结果发现,纳米A l2O3粒子的异相成核作用有利于复合材料结晶速率的增加,使得非等温结晶温度提高,双熔融峰现象中的低温熔融峰的熔融温度也有所提高。同时,在PBT基体中,纳米A l2O3粒子在一定程度上可以改变玻璃纤维对复合材料结晶行为的影响而使结晶度发生改变。     

纳米金刚石/PP复合材料的非等温结晶行为

采用熔融共混的方法制备了纳米金刚石/聚丙烯(PP)复合材料,并研究了纳米金刚石在非等温条件下对PP非等温结晶动力学和结晶形态的影响。用Jeziorny法和Mo法对非等温结晶动力学分析发现,添加适量的纳米金刚石,提高了PP的结晶峰值温度Tp,加快了结晶速率。当纳米金刚石添加量为1%时,复合材料的Avrami速率常数(Zt)最大,结晶速率[F(T)]和半结晶时间(t1/2)最小。偏光显微镜观察结晶形态发现,纳米金刚石/PP复合材料的晶粒尺寸减小,结晶完善程度有所下降。复合材料的结晶活化能随着纳米金刚石含量的增加呈现先减少后增加,当纳米金刚石含量为3%时,复合材料的结晶活化能达到最低值21.08kJ/mol。     

PET/SiO2纳米复合材料的非等温结晶动力学

为了研究溶胶-凝胶原位聚合法合成的PET/SiO2纳米复合材料的结晶性能,用Avrami法和莫志深法对该复合材料进行了非等温结晶动力学研究。通过研究,得出以下结论:SiO2纳米粒子对基体PET具有异相成核作用,使PET的结晶温度明显升高,SiO2纳米粒子的加入使PET的结晶速率提高;SiO2粒子改变了PET基体的成核机理和生长方式;PET/SiO2纳米复合材料非等温结晶行为适合莫志深法。     

聚己内酯/纳米Si3N4复合材料的非等温结晶研究

采用溶液成膜法制备纳米Si3N4/聚己内酯(PCL)复合材料,并通过DSC、偏光显微镜及透射电镜等研究手段分析了纳米Si3N4颗粒对PCL的非等温结晶行为和微观形态的影响。结果表明:改性后的纳米Si3N4粒子在PCL基质中的分散性好于未改性纳米Si3N4;纳米Si3N4具有明显的成核效应,加快了PCL的前期结晶速率,对由成核控制的聚合物结晶前期阶段具有积极作用,而对晶体的生长则具有限制作用,导致聚合物结晶后期速率缓慢,晶体尺寸变小,结晶度下降;当纳米Si3N4的含量为5%时,聚合物结晶温度出现最大值;加快降温速率与添加纳米粒子对聚合物结晶行为的影响具有相似的效果。     

Step-scan DSC研究PET/纳米CaCO3复合材料的结晶和熔融行为

采用纳米碳酸钙(CaCO3)浆料直接分散于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的单体乙二醇中,原位聚合制备出分散均匀的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/CaCO3纳米复合材料。分别利用传统的差示扫描量热仪(DSC)和步进扫描DSC(Step-scan DSC)技术研究了CaCO3含量变化对PET结晶和熔融行为的影响及非等温结晶动力学过程。结果表明,纳米粒子与PET的相互作用较弱,对PET结晶主要起促进作用,使结晶更加完善,碳酸钙的含量达到3%时,相对结晶速率达到最大。结晶初期,纳米粒子异相成核作用占优势,这种优势随着纳米粒子含量的增加而有所减弱;结晶后期,纳米粒子对高分子运动的牵制作用比较明显。     

PEEK/HA生物复合材料的结晶动力学

在合成聚醚醚酮(PEEK)的基础上,采用原位聚合法制备了纳米羟基磷灰石(HA)质量分数分别为10%,20%,30%的PEEK/HA复合材料。采用差示扫描量热仪(DSC)研究了纳米羟基磷灰石对PEEK结晶动力学的影响。通过Kissinger法和Ozawa法分别计算出复合材料结晶动力学参数。结果表明,纳米羟基磷灰石在PEEK/HA复合材料中可起成核剂作用,能降低PEEK结晶活化能,在加入20%纳米羟基磷灰石时,聚醚醚酮复合材料的结晶活化能(ΔE)最低,结晶效果最好。     

PET/SiO2纳米复合材料的光学性能和结晶成核行为

以乳液聚合法制备了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)包覆纳米S iO2的核-壳结构复合粒子,并利用聚合法和共混法制备PET纳米复合材料。研究了复合颗粒和纳米复合材料的制备条件和方法等对复合材料光学和结晶成核行为的影响。结果表明:分散良好的纳米颗粒对PET有很强的成核作用,抑制PET球晶生长速度,提高PET总结晶速率和透明度。共混法制备的纳米复合NPET透明度提高,而聚合法制得的NPET透明度降低。NPET熔融结晶行为表明,随着纳米颗粒含量增加,NPET双熔融小峰逐步降低;纳米S iO2含量2%时,NPET的结晶速度最快,结晶半峰宽仅有5.1℃。     

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。     

聚丙烯/赤泥复合材料非等温结晶行为研究

以不同含量的赤泥(Red Mud)作为成核剂改性聚丙烯(PP),采用差示扫描量热仪(DSC)研究了PP/Red Mud复合材料的非等温结晶行为,并分析了基于Jeziorny理论和莫志深理论的结晶动力学,最后利用Kissinger法计算结晶迁移活化能(ΔE)。结果表明:PP中加入Red Mud后,复合材料的结晶起始温度To、结晶峰值温度Tp均有所提高;与纯PP相比,PP/Red Mud复合材料的半结晶时间t1/2和F(T)升高,而结晶速率常数Zc降低。当Red Mud含量为10%时,t1/2最小,Zc最大,说明加入10%的Red Mud对PP的成核作用最明显。当Red Mud质量分数为20%时,复合材料的ΔE最小。     

纳米Al2O3对尼龙6结晶性能的影响

采用硅烷偶联剂KH-560对纳米氧化铝(nano-Al2O3)进行表面处理后与尼龙6(PA6)熔融共混制备PA6/nano-Al2O3复合材料,用扫描电镜(SEM)观察了材料断面形貌,借助差示扫描量热仪(DSC)研究了原料配比及降温速率对PA6/nano-Al2O3复合材料结晶性能影响。结果表明,nano-Al2O3在PA6结晶过程中起异相成核作用,限制了PA6分子链运动,使复合材料玻璃化转变温度及结晶度提高,非等温结晶过冷度降低,结晶速率加快;材料结晶温度、结晶焓、结晶度随降温速率增加而下降。     

原位聚合尼龙6／蒙脱土纳米复合材料的结晶行为

本文用原位聚合的方法制备了尼龙6／蒙脱土纳米复合材料,通过高速离心沉降实验和XRD表征了蒙脱土在复合材料中的剥离程度和分散状态;采用解偏振光强度法研究了复舍材料的等温结晶过程,并用偏光显微镜观察了其结晶形态;通过DSC研究了复舍材料的非等温结晶动力学,并用Kissinger法计算了复舍材料的结晶活化能。结果表明,蒙脱土在复合材料中完全剥离,以纳米片层的形式均匀分散在基体尼龙6中,蒙脱土的纳米片层对基体的结晶过程起异相成核作用;在蒙脱土的含量较低时,复合材料的结晶速率明显提高,但当蒙脱土的含量较高时,由于蒙脱土纳米片层对结晶生长的阻碍作用占主导地位,复舍材料的结晶速率有所下降,复合材料的结晶活化能也表现出类似的行为。     

聚丙烯/硬石膏复合材料的非等温结晶动力学

采用DSC研究了聚丙烯(PP)及聚丙烯/硬石膏复合材料的非等温结晶动力学,对所得数据用修正Avrami方程的Jeziorny法和Mo法进行处理。结果表明:硬石膏的加入提高了PP的结晶温度Tp和结晶速率,降低了结晶活化能ΔE,使实际降温速率下PP更易结晶。同样的含量下,经铝酸酯偶联剂改性硬石膏使PP结晶速率加快,但ΔE有小幅上升。研究表明,硬石膏有异相成核作用,填加20%时异相成核多于填加10%时,铝酸酯偶联剂的改性对该作用无明显影响。     

聚乙烯/有机蒙脱土纳米复合材料结晶动力学

采用熔融插层法制备了聚乙烯/有机蒙脱土纳米复合材料,利用示差扫描量热法(DSC)研究了复合材料的等温及非等温结晶行为,并与纯聚乙稀进行了比较.通过Avrami方程,修正Avrami方程的Jeziorny法及Ozawa法分别对等温及非等温结晶过程进行了处理.结果表明:蒙脱土片层在复合材料结晶过程中起到了异相成核作用,复合材料的成核机理与生长方式已不同于聚乙烯;在相同结晶条件下,复合材料的结晶速率明显比聚乙烯快;纯PE的表观活化能为142.14 kJ/mol,而复合材料为158.38 kJ/mol,复合材料的活化能有一定程度提高;对非等温结晶过程分析,Jeziorny方法适用,而Ozawa方法不适用.     

尼龙11/蒙脱土纳米复合材料的结晶行为

用广角X射线衍射仪(W AXD)、差示扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜等手段研究了尼龙11/蒙脱土(PA 11/m on t)纳米复合材料的结晶行为,结果表明,蒙脱土起到成核剂的作用,它的加入没有改变PA 11的晶型,但使PA 11的结晶温度升高,结晶速率增加,结晶活化能降低,使PA 11更易于结晶。A vra-m i方程可较好地描述PA 11及其纳米复合材料的等温结晶行为。     

PET/人造岗石废渣复合材料的制备及性能研究

通过原位聚合法制备了一系列聚对苯二甲酸乙二醇酯/人造岗石废渣(PET/AMWs)复合材料，探究了AMWs含量对复合材料的热稳定性、热变形温度、结晶速率和冲击强度等的影响。结果表明，添加AMWs后，复合材料的热稳定性得到明显加强，当AMWs含量为10%时，热变形温度达到79.10℃,比纯PET提高约13.2℃。由于AMWs粒子在PET基体中起到异相成核作用，复合材料的结晶速率随AMWs含量的增加先加快后减慢，在含量为5%时达到最快。添加10%AMWs时，复合材料的冲击强度达到5.23kJ/m²,较纯PET提高约38%,这是由于AMWs粒子表面包覆不饱和聚酯而形成一种部分核壳结构，起到增韧基体、提高冲击强度的作用。     

双粒度分布碳酸钙对聚丙烯/碳酸钙非等温结晶动力学的影响

将纳米/微米CaCO3按照不同比例混合,并以10%(质量分数)的填充量与聚丙烯(PP)熔融共混制备了CaCO3/PP复合材料。采用广角X射线衍射仪和差示扫描量热分析研究了各样品的PP结晶形态及非等温结晶动力学。结果表明,CaCO3粒子能够诱导β晶产生,且NCP2(纳米/微米CaCO3的质量比为1∶4)中β晶的含量达到最高值1.21%;NCP2的非等温结晶动力学参数和半结晶时间在冷却速率Ф<15℃/min时相比单粒度分布CaCO3填充改性PP分别升高和降低;同一组份样品,随着结晶度增加,F(T)增加;相同结晶度下,NCP2的F(T)值最小;Kissinger法计算出PP及NCP2的结晶活化能分别为205.81 kJ/mol,201.01 kJ/mol。     

纳米CaCO3填充聚丙烯的非等温结晶动力学

利用差示扫描量热仪(DSC)研究了未处理纳米CaCO3和经偶联剂处理的纳米CaCO3对聚丙烯非等温结晶行为的影响。结果表明，处理的与未处理的纳米CaCO3粒子在聚丙烯基体中都能起到异相成核作用。但是，与未处理的纳米CaCO3相比，经表面改性的纳米CaCO3粒子能更加有效的提高聚丙烯的结晶温度。研究还发现，当偶联剂用量为纳米复合材料中CaCO3含量的1％～2％(质量)，同时降温速率大于5K／min小于40K／min，相对结晶度要求大于30％时，处理的纳米CaCO3粒子可使聚丙烯的结晶动力学参数Zc有小幅度的增加，F(T)值则显著减小，此结果具有非常重要的实际应用价值。     

PTFE/SiO2复合材料的DSC分析及其结晶行为研究

采用DSC技术,研究不同热压温度制备的PTFE/SiO2复合材料以及纳米SiO2部分取代微米SiO2的PTFE/SiO2复合材料的非等温结晶行为。DSC分析表明热压温度高于370℃时,PTFE分子聚合度下降,晶态PTFE微观形貌发生改变,其性能恶化。对复合材料非等温结晶DSC曲线应用Avrami方程分析发现,结晶过程包含了均相成核和异相成核两种成核机理。纳米SiO2取代部分微米SiO2量小于0.25%时,对PTFE成核作用有一定提升,当取代量大于0.25%时,由于偶联剂用量一定,造成SiO2颗粒团聚以及与PTFE界面相容性变差,成核效果不明显。     

SiO2-聚合物杂化微球改性聚丙烯的非等温结晶动力学

将原位乳液聚合制得的SiO₂-聚合物杂化微球与聚丙烯熔融共混制备了SiO₂/聚丙烯(SiO₂/PP)复合材料, 利用差示扫描量热法(DSC)研究了SiO₂/PP复合材料的非等温结晶动力学行为。结果表明, SiO₂-聚合物杂化微球具有明显的异相成核效应, 提高了PP的结晶温度和结晶速率, 同时降低了PP的结晶度, 提高了PP的结晶活化能。运用Mo法处理纯PP和SiO₂/PP复合材料的非等温结晶动力学, 结果显示SiO₂-聚合物杂化粒子降低了聚丙烯在单位结晶时间内达到一定结晶度时所需的降温速率。     

聚丙烯接枝马来酸酐改性纳米ZnO/聚丙烯复合材料的成核结晶行为及力学性能

采用熔融共混法制备了nano-ZnO/聚丙烯(PP)复合材料,研究了相容剂聚丙烯接枝马来酸酐(PP-gMAH)的加入对nano-ZnO/PP复合材料的成核结晶行为、晶体结构、结晶形态以及力学性能的影响。结果表明,低添加量(质量分数小于5%)的nano-ZnO对PP有较好的β晶成核效应,而当其质量分数大于5%时,nano-ZnO对PP结晶有明显的异相成核作用,使PP结晶温度大幅度提高,PP结晶在(040)晶面呈现生长择优性;PP-gMAH的加入增强了nano-ZnO粒子与PP基体之间的界面相互作用,改善了纳米粒子的分散性,促进了PP基体的异相成核,提高了nano-ZnO/PP复合材料的拉伸强度和冲击强度,但却抑制了nano-ZnO诱导PP生成β晶。nano-ZnO/PP复合材料体系中因界面相互作用改善所致的韧性提高明显强于nano-ZnO诱导PP形成β晶的增韧效应。