剪切条件下等规聚丙烯的结晶行为

聚丙烯是工业中应用最广泛的聚合物。聚丙烯在静态结晶时生成球晶，剪切后会生成排核，最终长成柱晶或纤维晶；在强剪切条件下会生成串晶。聚丙烯是一种存在多种晶型的聚合物，α型晶是热动力学最稳定的晶型，在一般实验条件下很难得到其他晶型；在剪切条件下聚丙烯会生成β晶-热动力学亚稳晶型。剪切会显著影响聚丙烯的结晶动力学：增加球晶的生长速率，缩短结晶诱导时间，增加活化晶核密度。人们提出了许多模型来解释剪切加速结晶动力学的实验现象，但是都有不足之处。     

聚丙烯等温结晶实验教学设计——使学生更全面深入地理解聚合物的结晶过程

聚丙烯等温结晶实验是《高分子物理实验》教学中的一个重要项目。针对本科生在学习“偏光显微镜法观察聚丙烯球晶生长过程”中对实验结果可能存在的认识误区,笔者通过引导学生将差示扫描量热法所得到的聚丙烯等温结晶全过程与偏光显微镜实验结果进行比较,进一步帮助学生充分理解球晶生长不同阶段结晶速率差异及内在原因,使学生对聚合物结晶过程有更加全面深刻的认识,做到理论和实验的有机结合。     

全同立构聚丙烯的晶片形态

本文应用光学显微镜,扫描和透射电子显微镜从三种不同层次的结构水平上研究了α和β两种晶型的全同立构聚丙烯的球晶和晶片形态结构,特别是应用四氧化钌染色技术直接观察到两种不同晶型聚丙烯球晶中单独分离的晶片形态.结果表明,不同晶型聚丙烯球晶的形态是不同的,其所呈现的性质与其内部晶片结构的排列特征相对应.同时研究了两种晶型聚丙烯在熔体拉伸结晶条件下生成的晶片形态,倾向于相同的取向晶片结构.电子衍射数据证明了,β型聚丙烯在拉伸取向结晶时将转变为α晶型.     

聚丙烯釜内合金的结晶行为

结晶度、晶粒尺寸和分布、球晶形貌是聚丙烯材料力学性能的重要影响因素之一.与均聚聚丙烯相比,聚丙烯釜内合金的球晶尺寸较小,球晶形态不完善,有利于其抗冲击强度的提高.为了使聚丙烯釜内合金具有较好的力学性能,需要有尺寸适中的球晶结构以及均匀的球晶分布.同时聚丙烯釜内合金中共聚物组分结晶度的提高有利于材料冲击性能的改善.     

聚丙烯/凹凸棒土纳米复合材料结晶形态和形貌研究

采用熔融共混的方法 ,制备聚丙烯 凹凸棒土纳米复合材料 .通过X射线衍射 (XRD)分析凹凸棒土在聚丙烯复合材料中晶面间距的变化以及对聚丙烯晶型的影响 ,结果表明凹凸棒土在复合材料中晶面间距没有变化 ;聚丙烯晶型没有发生变化但晶粒尺寸增加了 .用示差扫描量热法 (DSC)分析聚丙烯复合材料的结晶度的变化 ,发现凹凸棒土的加入使复合材料的结晶温度提高 ,结晶速率增大 ,结晶度增加 .用偏光显微镜(POM)观察凹凸棒土对聚丙烯球晶的影响 ,结果表明凹凸棒土的加入起到了成核剂的作用 ,使得聚丙烯球晶尺寸减小 ,当凹凸棒土的加入量到 10 %左右时 ,观察不到完整的球晶 .利用扫描电子显微镜 (SEM)和原子力显微镜 (AFM)观察凹凸棒土在聚丙烯中的分散 ,发现凹凸棒土在聚丙烯基体中分散比较均匀 ,但呈无序分布 .     

聚乳酸/羧基化聚丙烯共混物的形态与热性能研究

以扫描电子显微镜、热重分析仪、差示扫描量热仪、热台偏光显微镜分别研究了聚乳酸/羧基化聚丙烯共混体系的相形态、热性能和结晶形态.结果显示,共混物熔体冷却时,聚乳酸和羧基化聚丙烯均形成球晶,但羧基化聚丙烯球晶较大而十字消光较暗,聚乳酸球晶尺寸较小而十字消光较亮,且聚乳酸球晶产生规则的、不连续的同心环线——裂纹,裂纹厚度约为1~2μm,且裂纹内部有微纤存在.当聚乳酸含量≤50%时,由于聚丙烯上羧基的存在而使共混体系具有较好的相容性.共混物的热分解过程分为三个阶段,热分解温度的变化是聚丙烯上的羧基、聚乳酸和聚丙烯骨架分解三种机制共同作用的结果,少量聚乳酸能够明显提高共混物中聚丙烯上羧基的热稳定性.共混物中的羧基化聚丙烯组分可以发挥稀释剂的作用,大幅度降低了聚乳酸的冷结晶温度.聚乳酸含量≥50%时,共混熔体降温时DSC谱图中聚乳酸和羧基化聚丙烯分别结晶,而聚乳酸含量<50%时,只观察到羧基化聚丙烯的结晶行为.     

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。     

三氯乙酸刻蚀法观测尼龙球晶形态

筛选出特效刻蚀剂——三氯乙酸溶液,建立了简便、可靠且十分有效的表征本体尼龙-6球晶形态的方法,借助SEM首次对MC尼龙及其改性样品的结晶形态进行了直接观测,三维结构的球晶清晰可见,球晶直径为几十微米.利用三氯乙酸及其溶剂与各种添加剂的物理或化学作用,可有效地研究改性尼龙的球晶缺陷.     

聚丙烯力学性能与等规度及形态的关系

在单轴拉伸的条件下,在聚丙烯的四种不同球晶尺寸及堆集状态中,研究了等规度对力学性能的影响,并用偏光显微镜研究了不同球晶的拉伸变形机构。 一般地讲,等规度对聚丙烯力学性能是有影响的,但不及球晶尺寸和堆集状态的影响那么重要。不同球晶的聚丙烯在力学性能上的差别与其在拉伸变形机构上的差别密切相关。     

聚醚醚酮球晶结构的形态特征研究

本文借助热台偏光显微镜,扫描电子显微镜,红外光谱等技术研究了聚醚醚酮(PEEK)球晶结构的形态特征。发现PEEK的同-球晶可在不同条件下呈现放射状及带状的形态,而这两种形态可相互进行可逆的热转变。对这两种球晶的相互转变规律及球晶的微观结构作了分析,提出了PEEK球晶结构的模型。     

β晶型聚丙烯的力学性能与结晶行为研究

研究了β晶型成核剂（酰胺化合物）用量对聚丙烯力学性能的影响,并对β晶型聚丙烯进行了偏光显微镜观察,DSC和广角X射线衍射分析。结果表明：添加β晶型成核剂后,聚丙烯的球晶细密化,α晶型向β晶型转变,韧性增强。     

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.     

马来酸酐接枝聚丙烯的等温结晶动力学研究

用ＤＳＣ法追踪了马来酸酐接枝聚丙烯的等温结晶过程，讨论了马来酸酐降低聚丙烯球晶径向生长自由能，提高结晶速率，但降低聚丙烯结晶度的物理和化学机制．同时探讨了马来酸酐的接枝对球晶生长和成核机制的影响．     

聚丙烯与SBS嵌段共聚物共混时的结晶行为

用偏光显微镜,小角光散射,动态力学测量和DSC等方法研究了聚丙烯和SBS共混物的结晶行为。结果表明,SBS的混入可以降低聚丙烯的结晶程度和阻碍球晶的形成,因而有利于提高聚丙烯塑料的抗冲击性能。从DSC实验也看到共混物中的聚丙烯具有较高的结晶速率。     

聚丙烯合金PP-c的晶相结构及形态

用偏光显微镜和广角X射线衍射研究了聚丙烯合金PP c的结晶形态.发现PP -c的晶相结构中不仅存在α-晶型聚丙烯(α- PP ) ,也存在着β-晶型聚丙烯(β-PP) .计算了不同乙烯含量PP c的结晶度和β- PP含量.表明随着乙烯含量的增加,β- PP的含量增加,而PP- c的结晶度下降.通过与同等熔融结晶条件下等规聚丙烯(iPP)的结晶形态相比较,发现乙烯组分含量的增加,改变了球晶的生长状况,降低了PP- c晶相的晶体完整性.     

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     

聚丙烯β相结晶的研究

本文研究了冷却速率、结晶温度和熔体温度等因素对聚丙烯β相结晶得到的试样的熔融行为的影响。发现β晶型熔融峰的面积随冷却速率的降低或结晶温度的升高而增加。在低于300℃的温度下,熔体温度对聚丙烯的β相结晶无影响。300℃以上的高温破坏了聚丙烯β相结晶的晶核,冷却结晶时不再生成β相晶体。测定了α相及β相球晶在123—140℃的温度范围内线性增长速率,发现在140℃以下,β球晶的增长速率大于α球晶。研究了β相结晶动力学,发现聚丙烯β相结晶不符合Avrami方程,而要用不完全球晶结晶的动力学理论来描述。     

Logistic Map三维耦合格子模型模拟环带球晶

应用Logistic map三维耦合格子模型对环带球晶进行了模拟. 利用数值计算的方法预测了与实验中环带球晶形貌一致的图案. 对于本体体系, 环带球晶形貌的带宽随Logistic map中可调参量μ的增大而变窄, 随耦合模型中的扩散项系数ε的增大而变宽; 对薄膜体系, 环带球晶形貌的带宽随格子厚度的增加而变宽, 模拟结果与实验结果一致. 同时, 还给出了螺旋状环带结构在三维空间中的形貌.     

自成核对等规聚丙烯结晶行为和性能的影响

结晶聚合物的结晶动力学影响其形态结构 ,而形态结构的变化对材料的性能有着重要的影响 [1] .成核剂能有效地降低聚合物的球晶尺寸 ,提高材料的性能 [2 ] ,因此被广泛地应用于工业生产中 .自成核 (self- seeding nucleation)是指聚合物自身的微小晶粒作为晶核而诱导结晶生长的一种成核方式 [3 ,4 ] ,它具有很高的成核效率 ,并能有效地降低球晶尺寸 .本文研究了等规聚丙烯的自成核过程、结晶行为、形态结构及其对材料性能的影响 .1　实验部分1 .1　样品的制备　等规聚丙烯 (i PP)为广东茂名石油化学工业公司产品 ,牌号为 T3 6 F.将 i PP粒…     

β晶型聚丙烯研究进展

β晶型聚丙烯(β-PP)由于其优异的力学性能及其拉伸能形成微孔等特性已成为聚丙烯改性研究的热点.本文综述了近年来β晶型聚丙烯的研究发展状况.介绍了生成β-PP的四种方法,重点说明了添加β成核剂诱导生成β晶型的方法;β成核剂的发展历史、分类及成核效率和成核机理;β-PP的几种超分子结构:β球晶、β六方晶、β横晶、β柱晶;β→a相转变类型及机理;温度、剪切、退火、热历史及不同工艺条件对生成β-PP的影响,为生成高β含量制品提供了参考.并对未来的研究发展趋势做了展望.