剪切作用下PA1010/PP共混物的形态与性能研究

通过动态保压注射成型方法制备了聚酰胺1010/聚丙烯(PA1010/PP)共混物,并研究了形态与性能的关系.力学性能测试结果表明在熔体冷却过程中施加剪切可以大大提高共混物的拉伸强度、拉伸模量和缺口冲击强度,当PP的质量分数为20%时,共混物的缺口冲击强度达到21.3kJ/m2,是静态样的3倍多,拉伸强度达到50.9MPa,是静态样的1.5倍.扫描电镜(SEM)结果表明在动态保压样的横断面可以观察到剪切诱导的形态,中间是芯层,围绕着芯层的是剪切层,最外面是皮层,相区尺寸显著减小、分散相分散更趋均匀,特别是PP的质量分数为20%时,相区尺寸从原来的约3.9μm降低到约1.4μm.动态保压样机械性能的提高归因于剪切作用下独特相形态的形成,分子链沿流动方向的取向是拉伸强度提高的主要原因,而剪切使分散相颗粒变小和剪切层中分子链的取向是冲击强度提高的主要原因.     

尼龙6/氯化钾复合材料的结晶与性能

通过熔融共混法制备了不同KCl含量下的尼龙6(PA6)/KCl复合材料,采用示差扫描量热仪(DSC)、流变仪、红外光谱(IR)、电子拉伸机等研究了KCl含量对PA6/KCl复合材料结晶行为、流变性能及力学性能的影响,并研究了其受限机制.力学性能研究结果表明,随着KCl含量的增加,PA6/KCl复合材料拉伸强度和冲击强度呈现出先增大后减小的趋势,在KCl含量为3 phr时,复合材料拉伸强度和冲击强度分别达到最大值82.67 MPa和7.34 k J/m~2,较纯PA6分别增加了10.8%和34.68%,动态力学性能测量结果表明,在测量温度范围内,复合材料的储能模量均高于纯PA6,在25℃体系储能模量(G')随KCl含量的增加而增大,复合体系抵抗弯曲变形能力增加,而结晶行为研究结果表明,增加KCl的含量,PA6/KCl复合材料的成核温度、晶体生长温度、熔融温度及玻璃化转变温度均向低温方向移动,成核密度和成核速率也逐渐减小,结晶能力下降,结晶度减小,结晶度由原来25.30%变为19.34%,而结晶诱导时间逐渐增加.流变性能研究结果表明,随着KCl含量的增加,复合体系的零剪切黏度逐渐增加,且所有的体系均呈现出假塑性流体行为,剪切变稀现象越来越明显,特征松弛时间τ_1、τ_2和τ_3逐渐增加,复合体系的松弛机制发生变化.     

成核剂对应力诱导聚乳酸薄膜结晶的影响

为使PLA薄膜的结晶速度进一步加快,提高PLA薄膜的结晶度,提高薄膜的耐热性和力学强度,研究了成核剂对应力诱导PLA薄膜结晶的影响.利用XRD、DSC、FTIR等表征手段,对PLA薄膜拉伸前后的结晶状态进行了表征.研究表明,简单的引入成核剂,并不能实现成核剂和应力诱导促进PLA结晶的协同作用.相反,成核剂的引入会在很大程度上阻碍应力诱导结晶.即使成核剂在与拉伸温度相同的等温冷结晶过程中能够显著的提高PLA结晶速率,但在应力诱导结晶过程中,成核剂的引入使得拉伸后薄膜结晶度较纯PLA体系拉伸后薄膜明显更低.在相对较低的拉伸温度进行实验,成核剂同样起到阻碍应力诱导结晶进行的作用.同时,实验发现相对较低的拉伸温度,更有利于应力诱导结晶的进行,薄膜在较低温度拉伸后结晶度更高且更稳定.     

在低频振动场中注射成型HDPE试样的力学性能及其形态控制

利用自行研制的低频振动注射实验装置探讨HDPE振动注射试样力学性能和微观形态之间的关系 .实验中对常规注射和振动注射成型的试样力学性能和微观形态进行了对比实验 .SEM实验结果显示 ,振动注射制件芯层的形态由常规注射的球晶转变为垂直于振动波传递方向排列的片晶结构 ,在剪切层中同时存在串晶或柱状堆砌的片晶结构 .频率的改变 (0 相似文献   

胶粘剂拉伸剪切强度测量结果的不确定度评定

依据GB/T 7124-2008《胶粘剂拉伸剪切强度的测定》,以环氧树脂结构胶为例,对胶粘剂拉伸剪切强度测量结果的不确定度分量进行了分析和量化,计算了合成标准不确定度和扩展不确定度。当环氧树脂结构胶的拉伸剪切强度为28.8 MPa时,扩展不确定度为1.0 MPa(k=2)。     

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.     

聚(L-乳酸)的成纤模压增强

用成纤模压法制备了弯曲强度和剪切强度分别为 2 50～ 2 80MPa和 1 70～ 1 85MPa的聚 (L 乳酸 )(PLLA)园棒 .由于PLLA对热的不稳定性 ,在模坯制备过程中 ,PLLA的分子量下降 65%～ 70 % ,但模压过程对分子量影响较小 .扫描电子显微镜 (SEM)显示PLLA模坯在模压过程中发生了取向形变并形成纤维结构 ,这是PLLA棒材的力学性能得以增强的主要原因 .差示扫描量热 (DSC)分析和X 射线衍射 (XRD)分析表明PLLA模压成棒后 ,PLLA的结晶熔点下降 ,微晶尺寸变小 ,而结晶度增大 .     

高耐压HDPE自增强管挤出系统及试样的结构与性能

本文针对管件在输送压力流体时的特殊应力状态,提出了管材周向自增强的构想,据此设计出了自增强挤出系统.该系统利用芯棒旋转,使大分子链沿管周向取向并在适当的压力、温度条件下生成串晶结构,从而大大提高了管材的周向强度及模量.利用DSC、WAXD和SEM等检测手段对试件的凝聚态结构进行分析,找到了周向强度提高的理论依据.     

在低频振动场中注塑成型iPP试样的结构与性能研究

利用自行研制的低频振动注塑成型装置进行等规聚丙烯(iPP)试样的结构与性能研究.实验中对常规注射和振动注射成型的试样力学性能和微观形态进行了对比实验.采用低频振动注塑成型工艺实现了IPP试样的自增强,在190℃下进行注射,强度由常规试样的41.3 MPa最大提高到振动试样的48.4 MPa(振幅PA=59.4 MPa,振频FR=0.7 Hz),强度提高了17.2%;SEM显示常规试样芯层结构主要由球晶构成,振动注射使球晶在流动方向上变形、取向,晶粒尺寸得到细化;DSC表明振动注射促进熔融峰向高温漂移,晶体结晶更加完善,结晶度最大提高了12.1%;WAXD显示低频大振幅振动注塑有利于γ晶型的生成,γ晶型有利于试样实现自增强.     

拉伸温度对α’-型聚乳酸结构与性能的影响

α’-晶型聚乳酸(PLA)膜被制备和单轴拉伸.通过凝胶渗透色谱仪(GPC)、全反射红外光谱(ATR-IR)、差示扫描量热仪(DSC),X射线衍射(XRD)及Raman光谱等测试技术研究了拉伸温度梯度变化对α’-晶型PLA膜的分子量及其分布、分子链构象、结晶度、晶型转变和取向行为的影响.在恒定拉伸速度与应变下,拉伸温度对PLA膜的应力-应变曲线,特别是屈服强度、拉伸模量产生了较大的影响,其值随拉伸温度的增加而降低.GPC测试结果表明,在不同的温度下拉伸后,PLA会发生一定程度的降解,分子量降低;ATR-IR,XRD,DSC和Raman光谱测试结果表明,在不同的温度下拉伸后α’-型PLA没有发生晶型的转变,即没有由α’-晶体转变为α-或β-晶体.结果表明PLA的结晶度、分子链取向程度强烈依赖于拉伸温度:当拉伸温度低于100℃时,α’-型PLA膜的结晶度与沿着拉伸方向的变形程度随拉伸温度的增加而增加,分子链的高度取向诱导了PLA结晶;当拉伸温度超过100℃后,PLA的分子链沿着拉伸方向上的有序度与结晶度将降低.     

Effect of Drawing Temperature on Structure and Properties of a＇-Phase of Poly（lactic acid）

a＇-晶型聚乳酸（PLA）膜被制备和单轴拉伸．通过凝胶渗透色谱仪（GPC）、全反射红外光谱（ATR-IR）、差示扫描量热仪（DSC）,X射线衍射（XRD）及Raman光谱等测试技术研究了拉伸温度梯度变化对a＇-晶型PLA膜的分子量及其分布、分子链构象、结晶度、晶型转变和取向行为的影响．在恒定拉伸速度与应变下,拉伸温度对PLA膜的应力．应变曲线,特别是屈服强度、拉伸模量产生了较大的影响,其值随拉伸温度的增加而降低．GPC测试结果表明,在不同的温度下拉伸后,PLA会发生一定程度的降解,分子量降低;ATR-IR,XRD,DSC和Raman光谱测试结果表明,在不同的温度下拉伸后a’-型PLA没有发生晶型的转变,即没有由a＇-晶体转变为a-或β-晶体．结果表明PLA的结晶度、分子链取向程度强烈依赖于拉伸温度：当拉伸温度低于100℃时,a’-型PLA膜 的结晶度与沿着拉伸方向的变形程度随拉伸温度的增加而增加,分子链的高度取向诱导了PLA结晶;当拉伸温度超过100℃后,PLA的分子链沿着拉伸方向上的有序度与结晶度将降低．     

异相成核和拉伸诱导对生物基PHBV复合纤维结晶结构与力学性能的影响

采用熔融纺丝法制备了聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)/二硫化钨(WS_2)复合纤维.利用示差扫描量热仪(DSC)、热台偏光显微镜、二维广角射线衍射仪(2D-WXRD)、纤维强力仪研究了WS_2异相成核作用和牵伸诱导作用对纤维的结晶结构和力学性能的影响.研究表明,WS_2显著提高了PHBV的结晶温度,当使用2 wt%WS_2时,复合材料的结晶温度提高到115~130oC,比纯PHBV(99~105oC)提高了约25oC.WS_2不仅没有影响PHBV球晶的径向生长速率,且明显提高了PHBV/WS_2复合材料的晶核密度,熔体成核活性Φ由1.0降低为0.49.随着牵伸倍率和WS_2用量的增加,纤维的拉伸强度呈现出先增加后减小的趋势.当添加1 wt%WS_2并采用单向牵伸3.8倍时,纤维中的晶体取向产生了β晶结构,使复合纤维的拉伸强度由纯PHBV的37 MPa提高至155 MPa,断裂伸长率由2.4%增加至45%.     

旋转挤出加工制备高性能聚合物管

聚合物管主要用于流体压力输送,要求环向强度高,耐应力开裂性能好,使用寿命长。我们借鉴天然管竹子因竹纤维轴向排列使其轴向破裂易,横向破裂难的结构特点,提出形成偏离轴向的增强相结构可以显著提高聚合物管的性能,自行设计研制了新型的聚合物管旋转挤出装置,通过芯棒和口模独立可调的旋转运动与轴向速度可调的挤出/牵引运动的不同组合,形成与常规挤出不同的应力场,并通过管内外壁双冷技术调控聚合物管中温度场,从而在聚合物管中形成和定构不同层次的偏离轴向排列的增强相结构(如取向分子、串晶、原位成纤诱导形成串晶、外加纤维等),大幅度提高聚合物管的环向强度和耐应力开裂性能,如旋转挤出聚乙烯管形成偏离轴向串晶结构,使其环向拉伸强度和裂纹引发时间分别比常规挤出聚乙烯管提高78%和544%。我们还从理论上分析了旋转挤出中聚合物的流变行为,得到其流动速率数学表达式,阐明旋转挤出形成偏离轴向增强相结构的机理。旋转挤出加工为制备高性能聚合物管提供新设备、新技术、新理论。本文简要总结了我们通过旋转挤出制备高性能聚合物管的一些研究工作。     

剪切均匀性对流动诱导等规聚丙烯结晶的影响

固定应变和最终应变速率,采用瞬时和缓慢2种电机加速方式对样品施加剪切,研究了流场加载模式对样品流变和结晶行为的影响.实验结果显示缓慢加速能够消除剪切过程中流场的非均匀性,使样品取向度增加,提高流场对聚合物熔体的作用效果.同时,流动诱导结晶对于加速时间有依赖性.对于速率为17.7 s-1的剪切,加速时间为1 s时,熔体流动均匀且流动诱导的晶体取向最强,短加速时间(0.5 s)和长加速时间(1.5 s)样品的流动诱导结晶效果都弱于加速时间为1 s的样品.但是,对于不同剪切速率,其对应的最优加速时间不同.对于流动诱导结晶来说,加速时间应当作为一个重要参数来考虑,其背后的真实物理含义还需要进一步研究来说明.     

尿素/乙醇胺复配增塑聚乙烯醇性能的研究

采用尿素/乙醇胺为复合增塑剂,利用流延法制备了增塑改性的PVA膜.通过FTIR法研究了尿素/乙醇胺复合体系与PVA的相互作用,采用XRD、DSC考察了增塑改性PVA膜的结晶性能和热性能.研究结果表明,乙醇胺作为尿素的良溶剂,能有效抑制尿素从PVA基体中析出.由尿素、乙醇胺组成的复合增塑剂能破坏PVA分子中的氢键作用、降低PVA的结晶度和熔点,对PVA的增塑作用显著.增塑改性后的PVA膜在水中的溶胀率(DS)下降,溶失率(S)增加.力学性能测试表明增塑改性后的PVA膜拉伸强度(TS)降低,断裂伸长率(E%)提高.含30phr尿素/乙醇胺的PVA膜的拉伸强度、断裂伸长率分别为23.89MPa和542.88%.     

PET/PTT双组分弹性长丝的结晶取向结构和卷曲性能

为研制军官礼服用PET/PTT双组分弹性长丝,在纺丝加工工艺研究的基础上,通过声速法、WAXD、DSC、Instron5566对典型工艺下的弹性长丝进行了结晶和取向结构及卷曲性能的测试分析.在可纺的前提下,PET/PTT两组分复合纺丝中,PET组分优先结晶,具有高于其单组分纤维的拉伸诱导取向和结晶;而PTT组分只有形变,其结晶度和晶区取向均低于其对应的单组分纤维.在实验条件范围内,两组分粘度差异越大,纤维的卷曲伸长率和收缩率越大、声速取向因子增加、各单组分结晶度增加;两组分质量比为50/50时,纤维有最大的卷曲伸长率和收缩率,且各单组分结晶度随该两组分含量差异的增加而减少,而声速取向变化相反;随牵伸比的增加,纤维的整体取向、各组分结晶度均有所增加,卷曲伸长和收缩率也增加.牵伸温度和定型温度对双组分纤维的结构和卷曲性能影响较小.     

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。     

剪切历史对尼龙熔体结晶行为的影响

采用差示扫描量热法研究了原始聚酰胺材料在经历不同的预剪切过程或应用不同设备进行剪切后其结晶行为的变化,结果表明,原始样品经过预剪切后,结晶温度升高5～10℃,半结晶时间降低到原始样品的一半.当聚酰胺材料经历很低的剪切时其结晶温度就有很大的提高,进一步提高剪切强度,结晶温度的增加趋势变缓.偏光显微镜观察表明有剪切历史的样品,球晶尺寸减小.作为对此,聚烯烃和聚酯材料的结晶对剪切历史不敏感,剪切与非剪切样品的结晶行为基本相同,据此推测聚酰胺分子间氢键可能是这种剪切记忆效应产生的原因.     

取向、结晶、γ辐照聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)驻极体的陷阱性质

用拉伸、热处理和γ射线辐照的方法制备了一系列具有不同平面取向度、不同结晶度和不同分子链长度的PET试样.随平面取向度、结晶度和辐照剂量的增大,平均陷阱深度加深.由拉伸取向形成的结构陷阱俘获载流子能力随取向度增大而提高;由γ辐照形成的结构陷阱对俘获载流子的限制能力随辐照剂量增大而降低;由热结晶形成的结构陷阱俘获载流子能力在结晶度为20％时达到极值.提出了相应的三种陷阱模型.     

取向、结晶、γ辐照聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)驻极体的陷阱性质

 用拉伸、热处理和γ射线辐照的方法制备了一系列具有不同平面取向度、不同结晶度和不同分子链长度的PET试样.随平面取向度、结晶度和辐照剂量的增大,平均陷阱深度加深.由拉伸取向形成的结构陷阱俘获载流子能力随取向度增大而提高;由γ辐照形成的结构陷阱对俘获载流子的限制能力随辐照剂量增大而降低;由热结晶形成的结构陷阱俘获载流子能力在结晶度为20％时达到极值.提出了相应的三种陷阱模型.