基于吸附色谱的分级技术在聚烯烃表征中的应用

聚烯烃树脂具有复杂的化学组成和链结构,液相分级技术是有效识别其精细结构的常用表征手段。相对使用较为广泛的结晶分级技术,高温-温度梯度相互作用色谱技术(HT-TGIC),作为一种最新的分级方法,具有可分析无定形聚烯烃样品的优势,大大拓宽了分级技术在聚烯烃树脂中的应用范围。本文列举了温度梯度相互作用色谱(TGIC)在聚烯烃表征中的典型案列,特别是针对结晶分级技术局限的低结晶度/无定形聚烯烃树脂。基于TGIC与凝胶渗透色谱(GPC)技术的联用分析,揭示了聚烯烃材料链结构的二维信息,为性能优异的新型聚烯烃材料研发与设计提供支撑和指导。     

长链支化聚丙烯的非线性流变行为

通过大幅振荡剪切试验方法, 研究了长链支化聚丙烯的非线性流变学行为, 揭示了长链支化结构与非线性黏弹响应的关系. 利用傅里叶变换流变学方法得到试样的三次倍频相对振幅I_3/1与应变的标度关系, 用于界定线性聚丙烯和长链支化聚丙烯非线性流变行为的差异, 并定义了非线性系数来量度长链支化程度. 在高应变下, I_3/1与应变的变化关系可以进一步描述长链支化在非线性流场下的特性, 并得到了长链支化程度与其非线性响应之间的变化关系. 通过应力波的Lissajous曲线分解, 发现了环内和环间黏弹性的差异, 长链支化结构在大应变流场下的非线性黏弹性响应弱于线性结构, 支化程度越高非线性响应越弱.     

不同初始结构间规聚丙烯纤维熔融过程中的结晶转变行为

通过熔融纺丝及随后的热处理制备了具有不同初始结构的间规聚丙烯纤维(sPP).采用差示扫描量热仪(DSC)和变温广角X-射线衍射仪详细研究了sPP纤维在升温过程中的结构转变和熔融行为.结果表明,不同初始结构sPP纤维的晶型不同,卷绕纤维和退火处理纤维以Ⅰ型和Ⅱ型晶型为主,牵伸纤维介晶相占优;升高温度导致Ⅰ型和Ⅱ型两种晶型直接熔融,没有出现Ⅱ型向Ⅰ型的晶型转变;初始结构为介晶相的纤维在升温过程中部分介晶相直接转变为Ⅱ型晶型,还有一部分介晶相直接熔融,并在随后的升温过程中,形成Ⅰ型晶型.sPP纤维的多重熔融行为与其初始结构和纤维制备条件密切相关.     

生物降解高分子材料聚丁二酸丁二醇酯的改性研究进展

生物降解高分子材料被公认为是聚丙烯、聚乙烯等传统高分子材料造成"白色污染"的问题的重要解决方法之一。聚丁二酸丁二醇酯是重要的可生物降解的脂肪族聚酯之一,因与传统的聚丙烯、聚乙烯高分子材料具有相近的物理和力学性能,从而引起科学与工业界的广泛重视。然而,与大多数脂肪族聚酯一样,PBS材料也存在着加工、种类少、性能应用上的缺点。因此,对其通过改性拓宽用途范围的研究报道也随之增多。本文从化学、物理等改性的手段方法为着眼点,分类阐述了近些年来生物降解高分子材料聚丁二酸丁二醇酯改性研究现状与进展。     

聚乳酸耐热改性的研究进展

聚乳酸(PLA)是一种兼具良好生物相容性、力学以及加工性能的生物基可降解脂肪族聚酯,因此,在医药、食品包装等领域得到广泛应用。然而,PLA结晶速率慢、所得制品结晶度低、耐热性差,严重制约了其在高温环境下的使用。本文综述了国内外聚乳酸耐热改性方面的研究进展,重点阐述通过化学共聚、交联、共混以及外场作用(热处理、拉伸)等手段提高PLA耐热性的方法,并对耐热聚乳酸材料的发展前景进行了展望。     

等规聚丙烯在γ射线辐照下的链结构和结晶行为

利用凝胶渗透色谱(GPC)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和示差扫描量热(DSC)等手段对不同剂量γ射线辐照后等规聚丙烯(iPP)的分子链结构及结晶行为的变化进行了研究.结果表明,γ射线辐照使iPP的分子量下降,并在其分子链中产生羟基和羰基等极性基团,从而影响其结晶行为.在非等温结晶过程中,当辐照剂量≤50 kGy时,iPP的热结晶温度略有升高;增大辐照剂量,iPP的热结晶温度明显降低.iPP的熔融温度则随辐照剂量的增大而降低,且分裂成双峰.利用Avrami方程研究了辐照前后iPP的等温结晶动力学,发现辐照前后样品的Avrami指数n都在3左右,表明iPP的结晶遵循异相成核机理,且不受辐照剂量和等温结晶温度的影响,但总结晶速率随等温结晶温度和辐照剂量的升高而逐渐减小.探讨了iPP经过γ射线辐照后,分子链断裂、链结构变化和结晶速率之间的关系.     

N-十六烷基聚对苯二甲酰对苯二胺的红外光谱研究

以聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)和1-溴正十六烷为原料,利用N-烷基化方法合成了N-十六烷基聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTAC16),并采用DSC和FTIR方法进行了详细研究。DSC结果表明PPTAC16存在侧链结晶行为,但侧链结晶的完善程度低于正十六烷烃的结晶。红外光谱结果表明,烷基侧链结晶中亚甲基堆积的有序度低于正十六烷烃晶体,亚甲基的构象中存在相当数量的旁式构象。变温红外光谱结果表明随着温度的升高,亚甲基的伸缩振动谱带和变角振动谱带的峰位发生突变,说明侧链结晶的熔融;该结果与DSC测试结果一致。另外,伴随着十六烷基侧链结晶的熔融,PPTAC16的主链发生了一种不可逆的变化,且熔融后的烷基侧链所处的状态与液态十六烷烃存在差别。     

聚丁二酸丁二酯/纳米二氧化硅共混体系的结晶和动态力学性能研究

用溶液共混法制备了聚丁二酸丁二酯(PBS)/纳米二氧化硅(nano-SiO2)复合材料,并通过DSC、XRD、TEM和DMTA对其结晶、微观结构和动态力学性能进行了研究.DSC与XRD结果表明,在PBS中加入纳米SiO2,提高了PBS的结晶温度,并随着nano-SiO2含量的增加呈正相相关性,从纯PBS的67.7℃提高到含5%nano-SiO2时的73.3℃;在空气淬火条件下,提高了复合材料中PBS的结晶度,在nano-SiO2含量为2%时达到42.4%;TEM照片表明SiO2与基体PBS的界面模糊,表明二者之间具有一定的相互作用;这种相互作用和复合材料结晶性能的变化使PBS/nano-SiO2复合材料的储能模量和损耗因子均高于纯PBS.上述结果表明在PBS中添加适量的nano-SiO2,能显著提高PBS的结晶和动态力学性能.     

聚丁二酸丁二醇酯的自成核结晶行为

利用差示扫描量热仪(DSC)研究了自成核对聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的结晶行为的影响. 研究结果表明, PBS的有效自成核温度处理区间为118～120 ℃. PBS经自成核处理后结晶温度提高, 可以在100~118 ℃温度区间内迅速结晶. 同时, 研究了自成核处理后样品在100～104 ℃范围内的等温结晶行为、动力学过程及熔融行为. 结果表明, 随着等温结晶温度的升高, 结晶速率变慢, 熔融曲线出现多重熔融峰. Hoffman-Weeks方程分析结果表明, 自成核处理对PBS的平衡熔点没有影响. Avrami等温结晶动力学方程适合分析自成核处理样品的等温结晶动力学过程, 获得其动力学参数K与n, 其中n值偏大的原因在于自成核的样品结晶生长点增多. 根据Arrhenius方程, 计算获得PBS自成核处理后等温结晶活化能为-286 kJ/mol.