聚合物结晶成核剂作用的表征方法的比较和研究

用聚合物的等速降温过程的结晶温度，等温结晶过程的半结晶时间（ｔ１／２）或结晶速度常数（Ｋ），结晶过程的晶核密度或球晶尺寸大小和聚合物结晶成核界面自由能（σσｅ或σｅ）大小等方法描述了碳酸钙、对苯二甲酸、苯甲酸钠对聚丙烯成核结晶过程的影响．通过对不同方法的比较，结果表明不同方法是从不同角度来反映助剂对聚合物成核结晶过程的影响，聚合物结晶温度的高低和等温结晶过程的半结晶时间或结晶速度常数是描述聚合物整体结晶速度的参数；而聚合物结晶过程中晶核密度或结晶完了时聚合物球晶尺寸，和聚合物结晶成核界面自由能大小与聚合物的成核难易程度直接相关，是判断聚合物结晶成核速度的方法．但不同方法之间存在一定的相关性，所以用不同方法测定的结果之间有较好的可比性，可根据具体条件选用一种方法．多种方法的配合使用可以较全面的了解成核剂的作用．     

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.     

热致液晶聚酯酰亚胺的非等温相转变动力学研究

以差示扫描量热法对热致液晶聚酯酰亚胺的结晶过程和液晶化过程的非等温相转变动力学行为进行了初步研究，根据Ｊｅｚｉｏｒｎｙ方法处理数据得到了表征聚合物非等温相转变动力参数Ｚｃ，Ｇｃ并对其进行了讨论，结果表明，在所研究的条件下聚合物的相转变过程基本上符事Ｊｅｚｉｏｒｎｙ结论，但两种相转变的成核与生长方式是不同的。     

热致型液晶聚合物的晶化动力学

本文探讨了液晶聚合物的结晶与液晶相转变动力学机理。通过不同温度下液晶化与结晶化过程的Avrami指数与生长速率的变化,提出了各聚合物液晶生长和结晶生长所可能采取的方式。此外,还对一些液晶聚合物结晶时形成的球晶进行了分析和讨论。     

反式1,4-聚丁二烯的非等温结晶动力学研究

采用Nd(P5O7),-LiBu-AlEt3和AlEt3-VCI3两种催化剂体系分别合成了两种分子量与反式1,4单元结构含量不同的反式1,4-聚丁二烯样品(TPBD)。用DSC方法不仅研究了两样品六方相晶体的非等温结晶过程,同时还对单斜相结晶的非等温动力学过程进行了研究。Avrami方程分析显示,在低结晶度下TPBD六方相和单斜相的结晶生长过程呈现热成核的三维球晶生长。研究表明：虽然Ozawa方程在较低温度下能描述TPBD的六方相结构的实验数据,但不能完全描述在较高温度下六方相及单斜相非等温结晶过程,而用莫志深等建议的方程则能很好地描述TPBD六方相和单斜相非等温结晶过程。由Kissinger方程得到TPBD六方相和单斜相结晶的平均结晶活化能分别为-165．8kJ／mol和-220.5kJ／mol。     

聚氧化乙烯受限态下等温结晶动力学的高速扫描量热研究

利用高速扫描量热仪(FSC)研究聚氧化乙烯(PEO)样品在三维受限小液滴中的等温结晶过程,获得了样品从玻璃化转变温度至熔点温度整个区间的等温结晶动力学. PEO本体样品由于异相成核作用明显,以5×104 K/s的速率降温依然无法抑制其在降温过程中的成核过程,而通过PEO薄膜去润湿获得的小液滴则可在1×104 K/s升降温速率下获得完全无序态的样品.对本体PEO和去润湿得到的PEO液滴样品进行不同温度的等温结晶实验,通过对比PEO受限前后等温结晶动力学的变化发现,相对于PEO本体样品,液滴样品的结晶速率在整个等温温度区间均有所下降.在高温异相成核控制区,当PEO样品受限成为多个比本体样品直径小10倍左右的小液滴后,每个液滴内异相成核位点数减少或缺失,从而导致整体总结晶速率降低;而低温均相成核控制区,由于PEO样品的独特性,异相成核对其成核过程仍然有一定的影响,受限成液滴后此影响消失,同时链段扩散晶体生长过程受到尺寸效应的限制,也在一定程度上影响了PEO的总结晶速率.     

GMA/苯乙烯多组分单体接枝聚丙烯结晶行为研究

使用差示扫描量热计 (DSC)研究了甲基丙烯酸缩水甘油酯 苯乙烯 (GMA St)多单体熔融接枝聚丙烯[PP g (GMA co St) ]的等温和非等温结晶行为 ,用偏光显微镜观察了结晶的形态 ,并利用Avrami方程对其结晶动力学进行了分析 .研究发现接枝聚丙烯的结晶模式与PP相似 ,属于异相成核控制的球晶三维生长 ;但接枝聚丙烯的结晶温度 (Tc)显著提高 ,幅度高达 16～ 19℃ ,总结晶速率与纯PP相比明显加快 .接枝聚丙烯上GMA co St支链的存在 ,降低了成核界面自由能 ,促进了聚丙烯结晶的异相成核 .在接枝率不太高的情况下 ,随着接枝率的提高 ,接枝聚丙烯的结晶温度升高 ,总结晶速率加快 .在高接枝率范围内 ,随着接枝率的提高 ,接枝PP的Tc 不再升高 ,且由于接枝链的增长严重阻碍了球晶生长 ,导致接枝PP的总结晶速率反而随接枝率的升高而下降     

聚(丁二酸丁二酯-co-丁二酸丙二酯)的等温结晶行为研究

以1,4-丁二酸、1,4-丁二醇和1,3-丙二醇为原料通过直接熔融缩聚法合成了聚丁二酸丁二酯(PBS),聚丁二酸丙二酯(PPS)和聚(丁二酸丁二酯-co-丁二酸丙二酯)(PBSPS)等脂肪族聚酯.利用1H-NMR,WAXD,DSC和POM等研究了聚酯的结晶结构和结晶动力学过程等结晶行为.PBSPS的结晶晶型与PBS一致,说明只有丁二酸丁二酯(BS)单元结晶而丁二酸丙二酯(PS)单元处于无定形区.聚酯等温结晶后,在升温熔融过程中出现了多重熔融峰.分析表明多重熔融峰主要来自于聚酯升温过程中的熔融-重结晶行为.利用Avrami方程分析了聚酯的等温结晶动力学,Avrami指数n为2.2~2.8,说明聚酯等温结晶时主要以异相成核的三维生长方式进行;随着PS单元的增多,聚酯的表观结晶活化能升高,也就是说BS单元的结晶变得困难.POM观察到聚酯等温结晶时都出现了环带球晶现象,球晶形态会随着结晶温度和化学结构差异而改变.     

向列相液晶共聚物作为β晶成核剂对等规聚丙烯结晶结构与热性能的影响

采用接枝聚合的方法,合成了一种新型聚硅氧烷类向列相液晶共聚物(LCP-H4),然后将LCP-H4与PP在一定工艺条件下密炼共混,得到了一系列的共混样品,采用WAXD、POM与DSC等研究了LCP-H4作为成核剂对PP样品结晶结构、形态与热性能的影响.结果表明,具有独特"液晶"性能的LCP-H4为PP结晶提供了更多的带自由能的晶核与较多的活性点,起到了异相成核的作用,既提高了PP的结晶速度、结晶温度和结晶度,又减小了球晶的尺寸,同时也改变了PP的结晶结构、形态及热力学与动力学,诱导出了β晶.此外,随着增加LCP-H4的含量及结晶温度,对应PP试样的β晶含量(Kβ)呈现先增加后降低的趋势,当LCP-H4含量为0.9%,在128℃等温结晶1h,对应成核PP的Kβ最大,为54%.     

聚苯硫醚/纳米二氧化硅复合材料的非等温结晶动力学及动态力学性能

用DSC法研究了聚苯硫醚（PPS）及其纳米SiO2复合材料的非等温结晶动力学,分析了结晶峰值温度Tp以及结晶起始温度T0等参数,并采用莫志深方程研究了复合材料的非等温结晶动力学。结果表明,莫志深方程能够较好地描述复合材料的非等温结晶动力学,纳米SiO2在PPS基体中起异相成核作用,而使得纳米复合材料的结晶速率明显快于纯聚合物的结晶速率。动态力学分析研究结果表明,纳米SiO2的加入提高了PPS的储能模量,Tg向高温方向移动,说明纳米SiO2与PPS之间存在着较强的相互作用。     

聚十二烷二元酸丁二酯及其共聚酯的结晶行为研究

聚十二烷二元酸丁二酯是长碳链脂肪族聚酯中的一种新的聚合物材料．近年来，随着对环境问题的日益重视，利用脂肪族聚酯容易水解的特性，开发生物降解脂肪族聚酯材料的研究得到广泛开展．目前脂肪族二元酸酯的研究大多是围绕聚丁二酸酯、聚乙二酸酯及其共聚酯这一类降解速度较快的材料进行的．虽然这些聚酯已有部分商品化，但远远不能满足对特定降解速率材料的需求．长碳链脂肪族聚酯由于其具有类似PE的结构特征，又兼具聚酯的结构特征，有望在可降解包装材料、书籍装订、服装用热熔胶等方面获得广泛的应用．     

聚对苯二甲酸1,3-丙二酯的自晶种成核等温结晶动力学

研究了自晶种成核对聚对苯二甲酸1,3-丙二酯(PTT)结晶行为的影响.示差扫描量热结果表明,经过自晶种成核处理后,PTT的结晶温度明显增加.应用Avrami方程分析了PTT等温结晶动力学,Avrami指数n的平均值为3.34,表明初级结晶为三维球晶生长.自晶种成核导致结晶活化能和链折叠功减小,促进PTT的结晶.     

最快结晶速率温度与结晶参数的关系

以经典的结晶速率与温度的关系为基础,对T_(c,max)与结晶参数的关系进行了研究.结果表明,T_(c,max)同平衡熔融温度(T_m)的比值仅与成核参数(φ)同扩散活化能(E_d)之比有关.高聚物的结晶过程可用二次成核模型近似.当结晶速率与温度的关系采用下式时 G=G_0exp[-E_d/RT-φT_m~2/T~2(T_m-T)]T_(c,max)与结晶参数的关系为 T_(c,max)=2/3T_m[1-(1+9α)~(1/2)cos(1/3)arccos1/(1+9α)~(3/2)+240°]或 α=φR/E_d=T_(c,max)(T_m-T_(c,max)~2/T_m?2(3T_(c,max)-2T_m)     

聚丙烯-g-聚氨酯共聚物的非等温结晶动力学研究

用DSC法研究了聚丙烯 (PP)和聚丙烯接枝聚氨酯的共聚物 (PP g PU)在不同冷却速率下的非等温结晶动力学 .用Avrami方程和莫志深改进法对DSC测定结果进行了处理 ,结果表明 ,PP g PU的动力学参数能很好的符合Avrami方程和莫志深改进方程 .PP接枝了聚氨酯支链后 ,结晶速率增大 ,球晶的生长和成核机制也相应发生改变 ,而其变化规律与接枝物的组成和结构密切相关     

成核剂和促进剂对聚对苯二甲酸乙二酯结晶的影响

研究了一种成核剂和结晶促进剂及其混合物对聚对苯二甲酸乙二酯（ＰＥＴ）结晶过程和熔融行为的影响．结果表明,成核剂的引入降低了ＰＥＴ的结晶成核界面自由能,起到促进ＰＥＴ结晶成核的作用,从而加快了ＰＥＴ的结晶速度．而结晶促进剂对ＰＥＴ的结晶速度影响很小,不能促进ＰＥＴ的成核结晶,但能使ＰＥＴ结晶更完善,使ＰＥＴ的结晶度提高．当两者并用时,ＰＥＴ由熔体降温的结晶行为主要由成核剂控制,而成核促进剂的作用不明显．     

Kinetics of polymer crystallization from the melt (calorimetric approach)

Crystallization kinetics for 12 polymers including polyolefins, polyesters, polyurethanes, polysiloxanes was measured by the evolution of heat in a modified Calvet-type calorimeter over wide temperature ranges. The results are analyzed in terms of the Avrami equation and a comparison between calorimetric and dilatometric results is carried out. It is concluded that, although in the majority of cases experimental results do not obey the Avrami equation, for some polymers the agreement is rather good. The Avrami parameter obtained, however, depends on the experimental technique. Possible reasons for this disagreement are discussed. Analysis of the calorimetric crystallization rate in the vicinity of the melting point by using the kinetic theory of crystallization shows that the growth is controlled by surface (two-dimentional) nucleation. Energy parameters for the crystallites were determined and it is shown that the surface energy of the crystallites depends on the molecular structure of the polymer. Temperature dependence of the calorimetric crystallization rate of the polymers for which crystallization rates could be determined above and below the maximum rate are analyzed using a kinetic equation with common approximations for the transport term. The influence of melting conditions on the crystallization rate was studied. The results indicate heterogeneous nucleation in the polymer melt. It is concluded that this may be due both to impurities and to high regularity of macromolecules in the polymer melt.     

尼龙6/蒙脱土纳米复合材料的等温结晶动力学研究

用ＤＳＣ法研究了熔体插层制备的尼龙６／蒙脱土纳米复合材料的等温结晶行为．结果表明,加入少量的蒙脱土可明显提高尼龙６的结晶速率,降低球晶径向生长的单位面积表面自由能．从Ａｖｒａｍｉ方程和Ｈｏｆｍａｎ理论出发,得出蒙脱土纳米粒子的存在可明显改变尼龙６的结晶行为     

成核剂对PHBV等温结晶行为的影响

用DSC方法测定了氮化硼及滑石粉成核剂对 (β 羟基丁酸酯 与 β 羟基戊酸酯 )共聚物 (简称PHBV)等温结晶行为的影响 .结果表明 ,Avrami方程指数n、成核机理、晶体生长方式基本上不受成核剂的影响 .少量的成核剂可使结晶成核自由能降低 ,结晶速率加大 ,其中氮化硼的效果最为显著