间规1,2-聚丁二烯结晶结构研究

以间规1,2-聚丁二烯(s-PB)为研究对象,通过原位同步辐射小角X射线散射(SR-SAXS)和广角X射线衍射(WAXD)研究其结晶结构的变化过程.SR-SAXS曲线中存在明显的散射峰,表明在等温结晶过程中形成有序结晶结构;在等温结晶后间规1,2-聚丁二烯的片晶厚度、微晶尺寸均正比于1/Tc∞-T,根据高分子结晶中介相机理可以做出合理的解释.     

在高压CO_2中聚乙二醇-聚己内酯嵌段共聚物的结晶行为

通过广角X射线衍射(WAXD)和小角X射线散射(SAXS)方法研究了PEO-b-PCL在CO2中的结晶形貌和片晶厚度的变化,利用高压示差扫描量热仪(HP DSC)考察了压力对熔融和等温结晶过程的影响.结果表明,PEO-b-PCL的结晶度、片晶厚度、熔融温度均随压力的升高而减小,结晶结构变得不完善.在等温结晶过程中,结晶速率随压力的升高而下降,结晶过程处于成核控制区,Avrami指数n在3.7~4.7,表明晶体的生长方式为三维生长.     

PEO／PBHE共混体系X射线散射研究

在聚环氧乙烷(PEO)/聚双酚A羟基醚(PBHE)共混体系中PEO是一个强质子受体,而PBHE是一个强质子给体,两者极易形成氢键,十分有利于形成互容对。笔者研究了PEO/PBHE共混体系的相容性,等温及非等温结晶动力学,本文根据Vonk提出的一维电子密度相关函数,分析了PEO/PBHE的SAXS现象,求得了共混体系的结晶度,片晶层厚度,过渡层厚度及长周期等结构参数。     

SAXS研究四臂聚氧化乙烯片晶的增厚

使用小角X光散射(SAXS)方法研究了每臂分子量为5000的四臂聚氧化乙烯在从熔点以上的温度淬火到室温后,在室温到熔点前的温度区域里片晶的增厚过程.采用一维相关函数分析方法分析了SAXS数据,获得了样品的长周期、线性结晶度、结晶层和无定形层厚度随温度的变化.按照这些参数在升温过程中的演变规律,确定了3个特征区域.Ⅰ区约在26~45℃内,存在着3种不同厚度的片晶,最厚的片晶层厚度为9.3 nm,线性结晶度、长周期、结晶层和无定形层厚度等参数基本不变,称为不变区.Ⅱ区约在45~52℃之间,这些参数都发生变化,SAXS的主峰分化为两个主要的峰,长周期、结晶层和无定形层厚度开始增加,但是,线性结晶度升高后又降低,称为转变区.Ⅲ区约在52~60℃之间,体系中只有单一厚度的片晶,其厚度不断增厚,到60℃结晶层厚度达15.8 nm,称为增厚区.从分子运动和片晶亚稳定本质分析,可以解释实验上观察到的3个区域发生变化的本质:在不变区里,主要的分子运动几乎被冻结,不可能发生可检测到的片晶结构变化.在转变区里,分子运动开始起作用,未结晶的分子开始结晶.同时,薄片晶会熔融,尔后又重新结晶.在增厚区里,线性结晶度和结晶层厚度增加,也意味着熔融-重结晶过程还在继续,直至达到这个样品可能形成的最厚片晶的熔点.实验观察到的熔融-重结晶过程的本质是聚合物片晶的亚稳态特性,稳定性低的薄片晶向稳定性高的厚片晶转变,即一个典型的奥斯瓦尔德熟化(Ostwald ripening).     

一个低分子量聚氧化乙烯从亚稳态的折叠链片晶向稳态的伸直链片晶转化增厚过程的研究

报道分子量为5000的聚氧化乙烯(PEO)从熔融态淬火到液氮温度后形成的两次链折叠(2-FC)片晶增厚过程的研究结果.在升温和恒温条件下,采用小角X射线散射(SAXS)在位地跟踪了2-FC片晶增厚成一次链折叠(1-FC)和进一步成为伸直链(EC)片晶的增厚过程.通过对SAXS数据以及它们的一维相关函数的数据的分析,发现在52℃以下,2-FC片晶主要增厚为1-FC片晶;在52℃以上,2-FC片晶则主要增厚为EC片晶;在58℃到EC片晶的熔点的温度区域里,已经形成的1-FC片晶还会熔融,完全转化为EC片晶.利用偏光显微镜(PLM)和扫描电子显微镜(SEM)观察晶体的形貌,比如球晶,获得的研究结果表明,没有发生大范围的晶体破坏后再形成的变化,也就是说片晶的增厚过程是一个发生在球晶内部的薄片晶熔融后转化为厚片晶的过程.     

聚己内酯在聚己内酯/聚乙烯基甲基醚共混体系中的结晶研究

通过示差扫描量热(DSC)、广角X射线衍射(WAXD)、小角X射线散射(SAXS)研究了聚己内酯(PCL)/聚乙烯基甲基醚(PVME)共混体系中PCL的结晶行为.研究结果表明,共混聚合物中PCL的结晶度几乎不随体系的组成而发生变化.共混物中PVME的存在没有改变PCL的晶体结构,但是随着PVME含量的增加,片晶之间的距离则大,这主要是由于非晶层增厚引起的.     

聚己内酯和聚氧化乙烯共混体系中的两类片晶相间堆砌

对聚(ε-己内酯)(PCL)/聚氧化乙烯(PEO)共混物的相差显微镜、广角X-射线衍射(WAXD)、小角X-射线散射(SAXS)及示差扫描量热计(DSC)等的研究表明,只有当共混物中PCL(或PEO)的含量低于20％时,两组份是相容的.当PCL含量低于20％时,在共混物中形成了PEO片晶和PCL片晶相间堆砌的结晶形态,当PEO含量不超过20％时,PEO则完全以非晶形式混入PCL的非晶区,同时阻碍了PCL的结晶.可见在结晶过程中,相容的两组份对共混体系形态结构的影响却不尽相同.     

高剪切速率对PCL/RGO附生结晶行为影响的原位研究

以聚己内酯(PCL)/还原氧化石墨烯(RGO)复合材料为研究对象, 利用同步辐射小角X射线散射(SAXS)和广角X射线衍射(WAXD)原位分析了75 s^?1的高速率剪切作用前后的附生晶体结构演变及其对本体晶体形成的影响. 研究结果表明, 在剪切后降温160 s后, PCL分子链开始在RGO表面附生, 形成表面结晶层, 同时形成部分PCL本体晶体; 在200~480 s的等温结晶阶段, 大量PCL本体片晶生成并形成规整的周期结构. 较高的剪切速率使体系的黏度降低, 因此在较高的剪切温度下PCL分子链更容易由伸直链转变为无规线团, 不利于PCL分子链在RGO表面形成表面结晶层. 在剪切速率为75 s^?1时, 70 ℃的剪切温度更有利于PCL分子链在RGO表面附生形成表面结晶层.     

聚乙烯片晶辐照破坏机理的电子显微镜研究

用透射电子显微镜观察了高密度辐照聚乙烯的形态结构,并通过统计方法定量地分析了其结构与辐照剂量的关系。发现室温辐照聚乙烯的片晶形态不随辐照剂量而变化。若将室温辐照聚乙烯重新熔融,然后再于125℃下等温结晶4h后,其片晶厚度则随辐照剂量的增加而变薄,长周期亦随之变短。小角X射线散射的测试结果与上述结果符合得很好。室温辐照聚乙烯及其125℃重结晶试样的电子显微镜数据从又一直观角度验证了辐照聚乙烯“片晶内部破坏机理”的正确性。     

基于同步辐射超小角X射线散射的高密度聚乙烯空洞化行为研究

以一系列高温结晶后自然冷却的高密度聚乙烯(HDPE)为研究对象,利用同步辐射超小角X射线散射(USAXS)和示差扫描量热技术(DSC)对样品的微观结构进行了分析,并在线研究了单轴拉伸过程中的空洞化行为.结果表明,结晶温度高于110℃后自然冷却到室温的样品中存在热稳定性不同的两组片晶,等温过程形成结构完善的厚片晶,而在冷却过程会形成有缺陷的薄片晶,两组片晶的熔点分别在133和110℃附近.在30℃拉伸时,所有样品都可观察到空洞化并伴随发白现象.并且,等温结晶中形成片晶厚度越大的样品,相应的空洞化现象越明显.在拉伸过程中,空洞出现在屈服点附近,其法向方向平行于拉伸方向,后随应变的增加发生转向,法向方向与拉伸方向垂直.样品中空穴的长度为900~1200 nm.另一方面,随着冷却过程生成薄片晶比例的增加,空洞化趋势下降.此外,提高拉伸温度,样品更倾向发生塑性形变,空洞化程度减弱.     

聚乙烯醇/聚乙烯基吡咯烷酮共混体系的结晶行为

用DSC、WAXD和SAXS研究了聚乙烯醇(PVAl)/聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)共混体系的结晶行为.PVAl的结晶度随PVP含量增加而减少,并存在结晶度为零的组成(PVAl)的重量分数约为50％.与纯PVAl相比,共混物的温度区间T_m-T_g减小,表明PVP对PVAl的结晶起抑制作用.共混物中PVAl的结晶速度下降,具体表现为PVAl过冷区随PVP含量增加而扩大,动力学速度常数减小,球晶增长速度下降.纯PVAl和共混体系的等温结晶速率均遵循Avrami方程.退火样品的长周期、片晶厚度和过渡层厚度大于相同组成未退火样品.两者长周期随PVP含量增长加显著增大,片晶厚度增长次之,过渡层厚度变化不大.     

聚己内酯的等温与非等温结晶动力学研究

采用示差扫描量热(DSC)与同步辐射小角X射线散射(SR-SAXS)技术分别研究了聚己内酯(PCL)的等温与非等温结晶动力学及等温结晶过程中PCL片层结构的变化. 在等温结晶过程中, Avrami指数n≈3, 表明PCL以异相成核的三维球晶方式生长. 同时计算了折叠链表面自由能等结晶动力学参数. 在非等温结晶的过程中, Avrami指数n≈4, 表明PCL以均相成核的三维球晶方式生长. 同步辐射小角X射线散射数据分析表明, 在等温结晶过程中, 长周期与非晶层的平均厚度随着结晶时间的增加会经历先减小后几乎不变的过程, 而结晶层的平均厚度不随结晶时间变化而变化. 同时随着结晶温度的升高, 长周期、结晶层厚度与非晶层厚度等片层结构参数均增加.     

聚(ε-己内酯)薄膜结晶形貌及分子取向研究

用匀胶机通过溶液铸膜方法在硅片和铝箔基板上分别制备具有不同厚度的聚(ε-己内酯)(PCL)薄膜. 通过原子力显微镜(AFM)和偏光衰减全反射傅里叶红外光谱(ATR-FTIR)对薄膜中PCL的结晶形貌、 片晶生长方式及分子链取向进行了研究. AFM结果表明, 在200 nm或更厚的薄膜中, PCL主要以侧立(edge-on)片晶的方式生长; 对于厚度小于200 nm的薄膜, PCL片晶更倾向于以平躺(flat-on)的方式生长. 这种片晶生长方式的改变在硅片和铝箔基板上都表现出同样的倾向. 此外, 在15 nm或更薄的薄膜中, PCL结晶由通常的球晶结构变为树枝状晶体. 偏光ATR-FTIR结果表明, 当膜厚小于200 nm时, 薄膜结晶中PCL分子链沿垂直于基板表面方向取向, 并且膜越薄, 取向程度越高, 与AFM的观测结果一致.     

聚己内酯在聚己内酯/苯乙烯丙烯腈共聚物共混体系中的受限结晶

通过示差扫描量热 (DSC)、广角X 射线衍射 (WAXD)和小角X 射线散射 (SAXS)在不同尺度范围研究了聚己内酯 (PCL) 苯乙烯 丙烯腈共聚物 (SAN)共混体系中PCL的结晶行为 .由于该体系中SAN的玻璃化温度高于PCL的熔点 ,从而导致了PCL的结晶行为是一种受限结晶 .研究结果表明PCL的结晶行为从宏观 (DSC结果 )、介观 (SAXS结果 )到微观 (WAXD结果 )都受到了高玻璃化温度SAN的限制 .     

聚(ε-己内酯)/苯乙烯-丙烯腈共聚物共混物的形态研究

本文研究了聚(ε-己内酯)(PCI/苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)共混物的形态。采用差示扫描量热计(DSC)测量了PCL/SAN共混物中的PCL结晶度随着SAN含量的增加而下降;当SAN浓度达到60wt％。以上时,PCI的结晶度趋于零。通过偏光显微镜可以观察到在含高浓度PCI的共混物中,PCL是以球晶形式存在的。样品是由PCL球晶充满的,但是随着SAN含量的增加,PCL球晶半径减小,球晶结构逐渐变得不规整,而X-射线衍射测试了不同组成的PCL/SAN共混物中PCL的晶胞参数没有改变,说明SAN没有进入到PCL的晶胞内。以小角X-射线散射结果发现PCI片晶之间的距离随着SAN含量的增加而增大。以上说明SAN分子与没有结晶的PCL形成无定形相夹在PCL的片晶之间。     

聚对苯二甲酸乙二酯的熔融双峰与形态

非晶PET等温结晶后,用DSC、WAXD、SAXS、密度和透射电镜等方法,考察了结晶PET在升温过程中的结构变化,进一步证实了过程中发生部分熔融再结晶;同时形态也起了明显变化:片晶增厚,片晶侧向尺寸增大,由节瘤状晶粒堆砌部分地转变为典型的片晶堆砌,构成片晶的微晶尺寸增大,晶体趋于完善,折迭表面的规则折迭增加。这样,在等温结晶时生成的结构状态转变为更稳定的形态,因而相应地在DSC曲线上出现两个熔融峰。     

聚丙烯腈基碳纤维中微孔洞的一维多取向小角X射线散射研究

应用一维多取向小角X射线散射(SAXS)方法研究了聚丙烯腈(PAN)基碳纤维中微孔洞的形态.结果表明,这些微孔洞沿纤维轴方向呈针状,并与纤维轴呈Φ=14°角的取向排列;微孔洞投影在碳纤维横截面上的平均半径R=1.14nm,投影在碳纤维轴向上的平均长度L=17.97nm.建立的一维多取向SAXS方法可以得到若干二维SAXS方法才能得到的微孔洞形态及分布信息等参数(如Φ和L),且在各种纤维的微孔洞或微纤维的表征方面具有一定的普适性.     

剪切对iPP/PEcO共混物结晶行为的影响

对剪切场作用下的全同聚丙烯/弹性体乙烯-辛烯共聚物(iPP/PEcO)的共混物结晶行为进行研究, 结果表明, 剪切使得iPP球晶密度增加, 微晶和片晶均发生取向, 且片晶取向明显; 片晶取向度随共混物中PEcO含量的增加而增大, 而微晶取向度随PEcO含量的增加而减小; 强剪切诱导出现纤维状结晶形态. 利用同步辐射(SAXS)技术对共混物在剪切场下的等温结晶行为进行研究, 结果表明, 随结晶的进行长周期呈现先减少而后固定的趋势; 高剪切速率缩短了结晶诱导时间, 加快了共混物中结晶部分的结晶动力学过程.     

NaCl、KCl、Na_2CO_3、K_2CO_3等电解质溶液对含水卵磷脂液晶结构影响的SAXS研究

关于电解质溶液对卵磷脂液晶结构的影响前人有过报导。例如Chapman和G. Shiply等在研究碱金属氯化物对卵磷脂液晶结构的影响时指出:随着Li~ 到Cs~ 离子半径增加,脂双层的厚度也发生相应变化。Plainer等也指出KCI,NaCl溶液使磷脂层厚度发生变化。关于磷脂蛋白复合膜与Na~ ,K~ 、Ca~(2 )离子的作用也有一些报导。本文报导用小角X射线散射(SAXS)方法研究几种电解质溶液对卵磷脂形成液晶结构的影响。     

HE－1型催化剂异相聚合乙烯结晶性能研究 Ⅱ．超高分子量PE结晶行为

用小角Ｘ－射线散射，广角Ｘ－射线衍射，差示扫描量热法，研究了ＨＥ－１型钛系催化剂异相聚合超高分子量聚乙烯的稀溶液的结晶和熔融结晶的熔点，熔化热，结晶度，长周期，晶区厚度和非昌区厚度随分子量与结晶温度的关系．并着重讨论了熔融结晶和初生态结晶的不同过程机理．结果表明：ＵＨＭＷＰＥ稀溶液结晶的结晶度（Ｘｃ％），长周期（Ｌ）和晶区厚度（Ｌｃ）与分子量Ｍｗ无关，随结晶温度升高而增加，非晶区厚度（Ｌａ）与分子量和结晶温度均无关，熔点Ｔｍ随分子量增大稍有升高．熔融结晶样品长周期与分子量无关，却和结晶温度和时间有关．其结晶度和晶区厚度随分子量增大而下降，非昌区厚度和熔点均随分子量增大而增大，初生态粉末中没发现长周期，却发现有较高熔点．