尼龙612等温结晶的球晶形态与生成条件

用偏光显微镜(PLM)研究了从180℃～Tm范围等温熔体结晶时尼龙612的球晶形态与生成条件。发现样品在180℃～210℃可以生成正环状球晶;在196℃～202℃等温结晶可以生成正光性放射状四瓣球晶;在190℃、200℃可以生成负光性放射状四瓣球晶;在182℃～200℃等温结晶可以生成混合光性环状球晶;在180℃～200℃较宽的温度范围内等温结晶能够生成串晶;在196℃等温结晶可以得到六瓣形环状球晶;在202℃较长结晶时间内生成正光性羽状四瓣球晶。     

聚乙二醇的等温结晶动力学

用差示扫描量热仪(DSC)研究了聚乙二醇(PEG)的等温结晶动力学。结果表明,在较高温度下处理PEG后,等温结晶过程中,Avrami指数n≈4,表明PEG以均相成核的三维球晶方式生长,同时计算得到结晶活化能为72.013 kJ/mol;而在较低温度处理PEG后,等温结晶过程中,Avrami指数n≈3,表明PEG以异相成核的三维球晶方式生长,结晶活化能为234.791 kJ/mol,比较高温处理后的结晶活化能高,说明PEG的结晶能力随热处理温度的降低而降低。     

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。     

尼龙69等温结晶球晶形态与生成条件研究

利用偏光显微镜研究了等温结晶时尼龙69的球晶形态与生成条件，发现样品在原始熔点以下至200℃的温度结晶，主要生成正光性和负光性的放射状球晶；在248℃结晶可生成层状放射状球晶；在212℃-177℃结晶，生成三种环状负球晶；在174℃结晶，生成双四瓣环状负球晶。     

聚萘二甲酸丁二醇酯的“一步结晶”和“两步结晶”行为

聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)在不同结晶条件下可能发生“一步结晶”和“两步结晶”,从而形成不同的晶型和结晶形态。文中采用差示扫描量热仪和快速扫描芯片量热仪研究了PBN熔体在不同降温速率下的结晶行为,并借助偏光显微镜和原子力显微镜观察了PBN熔体在不同过冷度条件下形成的晶型及形态。结果表明,随着降温速率的增加,PBN的结晶机理由“一步结晶”转变为“两步结晶”,其临界降温速率约为40 K/s。另外,PBN熔体在低过冷度下形成具有片晶结构的β’晶和α晶,在高过冷度下形成非片晶结构的粒状小晶块,同时证实PBN液晶中间相向α晶的转变是固-固相转变。     

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。     

二(3,4-二甲基二苄叉)山梨醇对聚乙烯结晶结构及性质的影响

以山梨醇与3,4-二甲基苯甲醛为合成原料,通过缩醛反应合成出苄基类山梨醇成核剂二(3,4-二甲基二苄叉)山梨醇(DMDBS)。使用溶液沉淀法制备了DMDBS质量分数分别为0%和0.3%的粉末聚乙烯(PE)样品,采用X射线衍射仪、红外光谱仪、偏光显微镜、差示扫描量热仪等研究了结晶结构和结晶性质,并用Avrami模型和Kissinger方程计算了PE样品动力学参数。结果表明,DMDBS保持了PE晶体的稳定性,提高了成核密度,结晶度由60.08%提高至64.91%,球晶尺寸由65μm降至51μm;DMDBS能够提高PE结晶速率,促进异相成核过程,结晶活化能从484kJ/mol降至351kJ/mol,Avrami指数由4.0减小至3.2。     

iPP/m-LLDPE共混体系等温结晶行为研究

采用热台偏光显微镜(POM)和差示扫描量热仪(DSC)研究了等规聚丙烯(iPP)和茂金属线性低密度聚乙烯(m-LLDPE,己烯共聚单体含量为24%)共混体系的等温结晶形态和结晶动力学.将组成分别为70/30,50/50,30/70(w/w)的iPP/m-LLDPE共混物从熔体状态冷却至结晶温度,使iPP可以结晶,而m-LLDPE处于熔体状态.POM的研究结果表明,当共混物中iPP的含量≥50%时,生长的iPP球晶可以包裹m-LLDPE的分散相,iPP球晶的生长速率与m-LLDPE的含量无关;当m-LLDPE的含量达到70%时,iPP作为分散相在m-LLDPE的基体相中结晶,iPP球晶的生长受到自身相区的限制,尺寸明显细化.DSC的研究发现共混物中iPP的半结晶时间与纯iPP相近,表明iPP与己烯共聚单体含量为24%的m-LIDPE熔体在实验温度下是不相容的.     

聚三氟氯乙烯结晶形态调控对其高频介电性能的影响

通过调控聚三氟氯乙烯(PCTFE)的结晶及形态结构,研究其对PCTFE高频介电性能的影响。采用淬火处理、175℃和185℃等温热处理方式制备了不同结晶形态和结晶度的PCTFE,通过差示扫描量热分析和偏光显微镜表征不同热处理工艺下PCTFE的结晶形态结构,并采用带状线谐振法研究了不同结晶行为的PCTFE在高频交变电场下的介电性能。结果表明,淬火处理使PCTFE结晶不完善,仅生成细小的晶粒;而在175℃及以上进行等温热处理时,PCTFE链端更易排列进入晶格,生成球晶。等温温度越高,球晶尺寸越大,185℃等温1h后球晶尺寸达到36~42μm。高频电场下,淬火方式制备的低结晶度和较小结晶尺寸的PCTFE具有最低的介电常数和介电损耗,满足高频信号传输需求。     

氧化石墨烯/尼龙6复合材料的等温结晶行为

采用液相共混法制备氧化石墨烯(GO)/尼龙6(PA6)复合材料,利用差示扫描量热(DSC)和偏光显微镜(POM)表征该体系的等温结晶行为。结果表明,Avrami方程可较好地描述PA6和GO/PA6复合材料的等温结晶行为,氧化石墨烯对尼龙6起到成核剂作用,使其结晶速率增大,结晶活化能减少。等温结晶温度升高,PA6和GO/PA6的绝对结晶度和结晶速率减少。偏光显微镜观察证实,添加氧化石墨烯后的尼龙球晶细化。     

PA6/PA6IcoT相容共混物的结晶行为

采用差示扫描量热法研究了熔融共混聚己内酰胺/聚对(间)苯二甲酸己二胺(PA6/PA6IcoT)相容体系的结晶温度、结晶程度以及结晶动力学,并通过热台偏光显微镜、广角X射线衍射仪观察了PA6/PA6IcoT共混体系的结晶相形态和晶体结构。结果表明,共混物的结晶行为与其组成、结晶温度区域密切相关。在非等温结晶时,随着非晶态PA6IcoT含量的增加,PA6相的相对结晶度增加,部分晶体结构由γ晶型转变为较完善的α晶型。在较高温度区域结晶时,少量的PA6IcoT就能使串并的晶核分开,形成大量微小晶粒。当PA6IcoT含量继续增加时,球晶数目会减少但尺寸增大。等温结晶动力学研究发现,结晶速度随PA6IcoT含量的提高而下降,Avrami指数值在4.5～6之间,并随着结晶温度升高而增大。     

聚对苯二甲酰癸二胺(PA10T)的结晶动力学

用差示扫描量热仪详细研究了聚对苯二甲酰癸二胺(PA10T)的等温与非等温结晶动力学。用Avrami方程描述了PA10T等温结晶动力学,发现PA10T在选定的结晶条件下晶体的生长模式是二维生长,成核方式为均相成核,并求出Avrami指数为2,结晶活化能为302.32 kJ/mol;研究PA10T非等温结晶动力学后,发现随着降温速率的增大,结晶峰值温度向低温移动,结晶度和结晶焓增加,结晶速率显著加快。用Mo方程描述了其非等温结晶动力学,F(T)值随着相对结晶度的增加而增加,α值基本保持在1.6,非等温结晶活化能为338.56 kJ/mol。     

剪切诱导聚己二酸丁二醇酯的结晶行为

使用偏光显微镜、广角X射线衍射仪和扫描电子显微镜等测试手段,分别研究了纤维诱导和剪切作用下聚己二酸丁二醇酯(PBA)结晶的晶型结构和结晶形貌。结果表明,不同纤维置入过冷态PBA熔体时产生的剪切作用诱导PBA在纤维表面形成横晶结构。在剪切应力的作用下,PBA形成不同于球晶的高成核密度、高取向度的横晶。过冷度决定横晶的晶型结构,高温时形成热力学性能更为优异的α型横晶,而较低的结晶温度则有利于生成β型横晶。     

含介晶基团的半刚性共聚酯的合成及其性能研究

通过介晶单体4,4′-双(6-羟己氧基)联苯(BHHBP)分别与对苯二甲酰氯(TPC)及4,4′-(对苯二甲酰氧基)二苯甲酰氯(TOBC)进行高温溶液缩聚反应合成了两种含介晶基团的半刚性共聚酯BHHBP/TPC与BHHBP/TOBC.利用DSC、TG-DTA、偏光显微镜(POM)和X射线衍射等手段对介晶单体BHHBP与共聚酯的相变行为以及共聚酯的热分解动力学及结晶性能进行了研究.结果表明,两共聚酯均为结晶性聚合物,其中BHHBP/TOBC具有向列相液晶相存在;共聚酯BHHBP/TPC与BHHBP/TOBC的热分解反应级数分别为3.6与3.1,反应活化能分别为78.9 kJ/mol与60.2 kJ/mol.     

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。     

氢化镁放氢动力学的研究

无烟煤经碱熔-酸洗-碳化处理后制得了微晶碳,以微晶碳及肥煤作助磨剂,在氢气气氛下机械球磨金属镁3h,制得储氢材料氢化镁。在等温条件下用体积法进行放氢测试,根据放氢数据用Arrhenius方程计算出的放氢活化能为104.85kJ/mol。在变温条件下用程序升温脱附法测得材料的TPD曲线,用Kissinger方程和Sharp方程分别对材料的活化能进行计算。Kissinger方程求得的活化能为105.87kJ/mol;当升温速率为5,10和15℃/min时,Sharp方程求得的活化能分别为108.33,98.70和113.19kJ/mol。等温法和非等温法均可用于放氢活化能的计算,由于公式、原理、采用数据等方面的不同,求得的活化能有差异。     

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.     

结晶温度对左旋聚乳酸的晶体改性和晶体形貌的影响

以左旋聚乳酸(PLLA)为原料,制备了无定型PLLA膜及无定型PLLA在不同温度下等温结晶的样品。利用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和偏光显微镜(POM)分析了结晶温度的改变对PLLA样品的晶体改性及晶体形貌的影响。研究结果表明,结晶温度的改变对PLLA样品的晶体结构、晶型转变及晶粒形貌特征产生了较大的影响。当结晶温度低于100℃时,PLLA主要以无序的α’-晶型存在;随着结晶温度的增加,PLLA的晶体结构和晶型开始转变,当结晶温度超过120℃后,PLLA主要以α-晶型的形式存在;而当结晶温度在100～120℃范围内,则形成的是α’-与α-晶型PLLA的混合形式存在。另一方面,POM照片测试结果表明,随着结晶温度的升高,PLLA的晶体形貌发生了改变,晶粒尺寸随温度的增加而增加,结晶速度增加,晶粒数量减少,PLLA晶体由α’-向α-晶型发生了转变。     

尼龙-64的非等温结晶动力学研究

用差示量热扫描热分析仪(DSC)对在超临界CO2下聚合制备的尼龙-64样品进行了非等温结晶研究.用Jeziomy法和莫志深法对Avrami修正的方程进行了非等温结晶动力学处理,计算并得到了相关非等温结晶动力学参数.Jeziomy法处理的结果表明,尼龙-64样品的非等温结晶过程包括2个阶段,在主期结晶阶段,当冷却速率低于10℃/min时,Avrami指教n为3.59～4.12,表明主要是均相成核和晶粒三维增长;当冷却速率高于10℃/min时,晶粒的增长维度受阻;在次期结晶阶段,晶粒主要是一维增长.用莫志深法得到的a值为1.26～1.33,F(T)为6.35～13.02.此外,用Kissinger方法和Takhor方法求得尼龙-64样品的非等温结晶活化能分别为-192.05kJ/mol和-172.61kJ/mol.     

Fe83Zr7B9Mn1非晶合金中α-Fe纳米晶化的HRTEM和结晶动力学研究

通过高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和差示扫描量热法(DSC)研究了Fe83Zr7B9Mn1非晶合金中α-Fe纳米晶的结晶过程和非等温结晶动力学。通过HRTEM观察和X射线衍射分析,确定结晶析出相是α-Fe,在经过903K热处理之后,合金内部晶粒尺寸长大至20nm以上。对重叠放热峰进行了分峰拟合。利用Flynn-Wall-Ozawa方法确定了结晶过程的表观激活能Ea=260.3kJ/mol。进一步研究发现Fe83Zr7B9Mn1非晶合金中α-Fe纳米晶非等温结晶过程不适合用Johnson-Mehl-Avrami(JMA)模型描述,而可以利用esták-Berggren自催化模型进行描述。通过计算,α-Fe纳米晶结晶过程的指前因子以及转化函数分别为:lnA=30.6以及f(α)=α0.37(1-α)1.08。