稀土高顺式聚丁二烯等温结晶动力学及结晶形态的研究

通过稀土催化丁二烯配位聚合制备了一系列不同分子量、分子量分布及顺-1,4结构含量的稀土高顺式聚丁二烯(cis-PB),采用扫描示差量热仪法(DSC)研究了cis-PB在-18~-27℃范围内等温结晶过程,采用配有在线冷热台的偏光显微镜(POM)观测结晶形态.结果表明,在cis-PB等温结晶过程中,Avrami指数(n)在2.0~3.0之间,呈现三维球晶的生长方式,与微观结构参数及结晶温度无关,但其球晶尺寸与微观结构有关,并随着顺-1,4结构含量升高而增大;当顺-1,4结构含量小于98.4%时,半结晶期(t1/2)随其含量增加而缩短,结晶速率加快,但若其含量继续增加至99.0%左右时,结晶速率反而有所降低;若同时提高聚合物分子量及顺-1,4结构含量或者在分子量及顺-1,4结构含量相近的前提下使分子量分布变窄,均有利于提高结晶速率;随顺-1,4结构含量增加,过冷度(ΔT)增加,结晶驱动力增大;结晶活化能(ΔE)为负值,降低结晶温度有利于提高结晶速率,当顺-1,4结构含量大于98.2%时,ΔE值接近(~-137 k J/mol),结晶速率对温度的依赖程度相近.     

顺1,4及反1,4聚丁二烯共混及共聚物结晶形态结构研究

本文用电镜、电子衍射及DSC等研究了顺1,4PB及反1,4PB的共混及共聚物的形态结构。观察了室温下两相结构分布随组分变化的规律及反1,4PB含量对顺1,4PB低温结晶、片层厚度和球晶大小的影响。进一步讨论了这两种不能形成类质同象结构物质结晶的相互影响。     

高顺式-1,4-聚丁二烯的结晶形态研究

用稀土催化剂得到的顺-1,4-聚丁二烯具有顺式含量高,支化度小及分子链结构规整性好等特点。在常温下为非晶态,但在低温下易于结晶,因而具有较高的力学性能。本文详细讨论了高顺式稀土顺丁生胶的低温结晶行为。用电子显微镜观察了在低温下球晶结构的形成及其分子结构规整性、结晶条件对结晶形态及结晶速率的影响。     

SSBR/TPI共混体系中TPI的结晶、成核及动力学研究

研究了不相容共混体系溶聚丁苯橡胶(SSBR)/反式-1,4-聚异戊二烯(TPI)共混体系的结晶行为.当SSBR含量较低时,SSBR/TPI共混物的成核密度降低,晶体生长速率降低,等温结晶速率降低,非等温结晶峰移向低温,SSBR抑制了α-TPI的生成,SSBR/TPI共混体系总结晶度降低,但TPI的相对结晶度升高,结晶行为与热力学相容的结晶/非晶共混体系一致;当SSBR含量较高时,随着SSBR含量增加,体系的成核密度增加,球晶的生长速率显著降低,SSBR显著抑制了α-TPI的生成,共混体系以β晶为主.     

反式-/顺式-1,4-聚异戊二烯共混体系的结晶动力学

采用差示扫描量热(DSC)法对反式-/顺式-1,4-聚异戊二烯共混体系的等温及非等温结晶动力学进行了研究,分别采用Avrami方程和莫志深法对其动力学参数进行了解析.研究结果表明,在反式-/顺式-1,4-聚异戊二烯共混体系的等温及非等温结晶过程中,顺式-1,4-聚异戊二烯(CPI)组分的存在会降低反式-1,4-聚异戊二烯(TPI)组分的结晶速率;在等温结晶过程中,CPI组分会提高TPI组分自身的结晶度;而非等温结晶过程中,CPI则提高了共混物中β晶型的相对含量.     

聚己内酯在有机/无机杂化体系中的受限结晶行为

通过Sol Gel技术合成了聚己内酯 (PCL) /二氧化硅 (SiO2 )杂化材料 ,并对杂化样品进行了DSC和WAXD测试 .实验结果表明杂化样品中PCL的结晶度随二氧化硅含量增加而减小 ,当样品中二氧化硅含量达到 60 %时 ,PCL为非晶态 ;含有PCL结晶的杂化样品中PCL熔融温度基本相同 ,但是比纯PCL的熔融温度低 .杂化样品中结晶PCL的结晶结构和微晶尺寸和纯PCL的一致 .这说明杂化材料中PCL的结晶行为和结晶度受到了限制 ,含PCL结晶的样品中PCL的结晶结构和微晶尺寸并没有受到影响 .     

稀土顺1,4聚丁二烯的分子缠结与结晶

本文用电镜研究了经过分级得到的不同分子量及不同分子量分布的稀土顺1,4 聚丁二烯(Ln-PB)及镍顺1,4 聚丁二烯(Ni-PB)的低温结晶形态、结晶成核及生长机理。发现低分子量 PB以预现成核为主,而高分子量PB以大分子的缠结为中心的散现成核为主,得到两种不同片层缠结形态的PB球晶。其结晶形态及速率主要受高分子量中的大分子缠结影响。     

等规聚丙烯在混合稀释剂中结晶行为

利用偏光显微镜和扫描电子显微镜研究了等规聚丙烯(iPP)在混合稀释剂中的非等温结晶行为和由热致相分离(TIPS)法制备的iPP微孔材料的结构。iPP的质量分数固定为30%,采用不同配比的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)/大豆油组成混合稀释剂。结果表明,混合稀释剂的配比影响体系的粘度和稀释剂与iPP的相容性,进而影响iPP球晶的生长和TIPS法制备的iPP微孔材料结构。在2K/min的降温速率的条件下,iPP球晶半径和球晶的生长速率均随时间的延长呈指数增长,iPP球晶生长速率随混合稀释剂中DBP含量的增加而降低,当iPP球晶生长时间达2min时,混合稀释剂中DBP的质量分数从0增加到60%,iPP球晶生长速率从41.9μm/min降至10.3μm/min,所制得的微孔材料断面均呈蜂窝状结构,且孔径随混合稀释剂中DBP含量的增加有明显增大的趋势。     

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.     

非等温结晶对PLLA的热行为和形貌的影响

将聚L-乳酸(PLLA)熔化非等温熔融结晶, 采用DSC、POM、SEM等技术研究了降温速率对PLLA的热行为和形貌的影响. PLLA在低降温速率(2 ℃·min-1)下的结晶在118 ℃伴随有结晶机制的转变. 玻璃化温度和结晶度随着降温速率的降低而增大. 随着降温速率的降低, 球晶尺寸增大, 当降温速率为10 ℃·min-1 时, PLLA 为无定型材料. 采用模压成型的方法并控制降温速率制备了具有球晶结构的条状PLLA 生物材料, 与高降温速率下制备的PLLA相比,低降温速率下获得的具有球晶结构的PLLA材料的断面更光滑和致密, 但脆性增强.     

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。     

PLLA在稳态剪切场下的非等温结晶研究

利用光学流变显微镜(ORM)在线研究剪切场下左旋聚乳酸(PLLA)非等温结晶过程,采用差示扫描量热法(DSC)和广角X射线衍射(WAXD)研究了剪切后样品的热行为和结晶性能。实验结果表明,施加剪切作用不改变PLLA的晶型,但大大加快了结晶过程,提高了起始温度。PLLA在剪切场下的结晶形态主要受剪切速率的影响,当剪切速率高于临界剪切速率(10s-1)时,PLLA由球晶向串晶转变。随着剪切速率增大,串晶的数量变多变窄,结晶更完善,结晶度增大。与剪切速率相比,剪切时间对PLLA的非等温结晶影响影响较小。     

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     

聚左旋乳酸-聚乙二醇二嵌段共聚物的非等温结晶行为研究

通过变温广角X射线衍射(WAXD)、 差示扫描量热法(DSC)和偏光显微镜(POM)研究了聚左旋乳酸-聚乙二醇(PLLA-PEG)二嵌段共聚物的非等温结晶行为, 并用Ozawa方程分析了PLLA-PEG的非等温结晶动力学. 实验结果表明, 高熔点的硬段PLLA结晶符合Ozawa理论, 而低熔点的软段PEG对PLLA的结晶起到了稀释剂的作用; 当软段PEG开始结晶时, 已经结晶完全的硬段PLLA限制了PEG的结晶, 使得软段PEG的结晶不符合Ozawa理论. 此外, 不同降温速率下的结晶形貌研究结果表明, 随着降温速率的增加, 晶体经历了从环带球晶、 环带和十字消光的混合球晶到典型的十字消光球晶的转变, 并且球晶的尺寸也明显变小.     

茂金属聚乙烯的非等温结晶行为及其动力学研究

为探索分子量和支链含量对聚乙烯非等温结晶过程的影响,选用3组样品:(1)不同分子量的无支链线形聚乙烯;(2)低分子量的支链含量不同的试样;(3)高分子量的支链含量不同的试样.用DSC研究了这3组样品的非等温结晶动力学.结果表明:(1)与支链含量相比,分子量大小对结晶的影响是次要的,但高分子量样品的结晶度比低分子量样品低;(2)支链对聚乙烯的非等温结晶有重要影响,在支化聚乙烯中起决定作用;(3)无论是高分子量试样还是低分子量试样,支化含量增加,聚乙烯的结晶温度、结晶度、结晶动力学以及晶体的熔点等显著降低.     

用DSC研究稀土顺式聚丁二烯的低温结晶与熔融行为

采用示差扫描量热仪研究了稀土顺式聚丁二烯(PB)等温过程的结晶及其熔融行为. 结果表明,在等温结晶的后期存在晶型完善的过程,而且随着等温结晶温度的提高,结晶速率均下降. PB的熔融总是在比等温结晶温度高约2 ℃处开始,而且在10 ℃/min的升温速率下,DSC曲线不仅显示出很宽的熔融温度范围,而且在低温处还出现了小肩峰,说明等温结晶后体系中具有在该升温速率下不同稳定性的晶体. 通过不同温度下的等温结晶曲线,分别采用结晶度趋于零(Xc=0)时的熔点和结晶时间无限长(t-1c＝0)时的熔点,用Hoffman-Weeks方法得到顺式聚丁二烯的平衡熔点T∞m位于9～17.6 ℃之间.     

弹性体共混改性对聚甲醛结晶行为及力学性能的影响

本文采用不同弹性体——热塑性聚氨酯(TPU)和聚乙烯弹性体乙烯-辛烯共聚物(POE)对聚甲醛(POM)进行增韧改性,研究了纯POM、POM/TPU (85/15)、POM/POE (85/15)三种体系的结晶行为和微观结构演变对材料力学性能的影响。结果表明,由于纯POM在结晶过程中能够形成较大的球晶,球晶边缘无定形区分子耗尽而形成微孔,这些微孔结构导致POM具有较差的缺口冲击强度。弹性体的加入可显著提高POM的结晶速率并大幅减小其球晶尺寸,因此有效减少了微孔数量,从而增加POM的韧性。比较而言,POM/TPU (85/15)的抗冲强度提升更为明显,主要原因在于二者良好的相容性和形成的大量细小球晶;而对于POM/POE体系,二者相容性差,且两者界面对球晶形貌起到了限制作用,因此降低了机械性能。     

聚己内酯/纳米二氧化硅复合体系环带球晶形貌及结晶行为研究

采用溶液浇铸的方法制备了聚己内酯(PCL)/疏水性纳米二氧化硅(R974)复合体系薄膜,利用偏光显微镜、差示扫描量热仪、扫描电镜等研究了R974对PCL环带球晶形貌及结晶行为的影响,并从微观层次探讨了PCL/R974环带球晶可能的形成机理。结果表明,PCL/R974环带球晶是由扭转生长的片晶构成。R974的加入可诱导PCL环带球晶的形成,拓宽环带球晶形成温度。R974含量越高,PCL形成环带温度越低,环带周期越小,环带结构越规整。等温结晶时,R974加入并未改变PCL异相成核机理,但会影响其结晶动力学。当R974含量≤4%(wt)时,其异相成核作用占主导,促进了PCL结晶过程;当R974含量4%(wt)时,其对于球晶生长的阻碍大于异相成核作用,最终抑制了PCL的结晶。     

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.