链解缠结后聚合物的结晶行为

就近年来关于高分子链解缠结及其对聚合物结晶行为的影响研究作了较为详细的介绍,阐明链解缠结后由于高分子的运动不受或很少受到周围分子的限制,聚合物的结晶能力是增强的,并对可能影响链解缠结程度以及结晶的多种因素(制样溶液浓度、溶剂性能、溶剂尺寸等)进行了讨论.     

凝固浴中物质极性对PAN结晶度的影响

采用恒温加热和双扩散两种脱除溶剂的方式制备PAN大分子薄膜,运用X射线衍射仪、傅里叶红外、紫外分光光度计等进行表征,研究凝固浴中沉淀剂极性对PAN大分子结晶度的影响。结果表明在凝固相分离过程中,沉淀剂对PAN大分子结晶度的影响是通过与氰基发生亲和作用实现的。沉淀剂极性越大,与PAN大分子之间亲合作用越强,对分子链的束缚越明显,使PAN分子调节自身构象变得困难,阻碍结晶的生长。电解质的加入能够弱化这种亲合作用,提高PAN的结晶度。     

链解缠结聚对苯二甲酸乙二酯的结晶行为研究

采用冷冻萃取聚对苯二甲酸乙二酯(PET)溶液(0.1～10g/dL7种不同浓度,3种不同性能溶剂)的方法制备了解缠结PET试样.与链相互穿透且缠结的熔体骤冷试样相比,解缠结PET试样的结晶能力明显增强,且随着制样溶液浓度的降低,链间解缠结程度增加,PET的结晶能力逐渐增强,有序结构含量明显增加,但是如果制样溶液浓度太低,溶液中链间距离太大,则又不利于萃取过程中链间的有序堆砌而结晶.采用接触浓度c*附近的溶液,既可确保链间的有效解缠结又有利于链间的有序堆砌而结晶.PET的结晶能力甚至还受制样所用溶剂性能的影响,这是因为溶剂性能影响了溶液中链间的相互作用以及链的解缠结程度.     

PAN溶液纺丝过程分子链形变及取向的力场相关性研究

通过剪切及拉伸流变性能分析研究了聚丙烯腈(PAN)干湿法及湿法过程中初生纤维分子链的形变过程,同时采用声速法研究了初生纤维取向结构对外力场环境的依赖性。结果表明,剪切造成PAN分子链的解缠结并形成预有序结构,而牵伸的主要作用是使分子链网络发生形变与物理交联点的消除。在相同剪切条件下,干湿法过程由于巴勒斯效应的存在,湿法制备的初生纤维分子链取向因子优于干湿法初生纤维。同时,在相同牵伸条件下,由于需要额外克服粘性解缠过程产生的内应力,湿法制备的初生纤维分子链取向因子优于干湿法初生纤维。剪切速率的增加更有利于湿法初生纤维的分子链取向的形成,而牵伸力的增加更有利于干湿法初生纤维的分子链取向的形成。     

溶液中尼龙11的NMR弛豫研究

用 2DNMR(HMQC)技术归属了溶液中尼龙 11分子的主要1H和13 C NMR共振信号 ,并通过变温和变浓度 1H NMR弛豫时间的测定 ,得到了尼龙 11溶液中氢键结构变化的动力学信息 .结果表明 ,溶液中尼龙 11分子的弛豫行为与一般高聚物不同 ,随着温度升高 ,尼龙链间相互作用逐渐减弱 ,尼龙分子与溶剂小分子间相互作用逐渐增强 ,尼龙链间氢键逐渐离解 ,而离解出来的自由NH和CO基团又与溶剂小分子间生成氢键 .尼龙 11链卷曲堆积成无规线团状 ,一部分溶剂被包裹在内部并和α CO质子成为一个整体而一起运动 .变浓度实验弛豫过程呈现双指数特性 ,快弛豫部分随体系浓度增加而增多 ,表明聚合物溶液中凝聚缠结含量的增大 ,这种凝聚缠结是由溶液中氢键引起分子链物理交联成网而形成的 .随着浓度增加 ,溶液逐渐变成局部粘度较大的类似软固体     

PAN/PEO和CA/PEO同轴静电纺丝纤维的制备及其力学性能研究

近年来,同轴静电纺丝技术广泛地用于制造各种多功能复合材料,同时聚合物受限结晶行为的研究倍受关注,许多方法被用来制备结晶性聚合物的受限空间。结合这两种研究背景,本文利用同轴静电纺丝技术,制备了聚丙烯腈(PAN)/聚氧化乙烯(PEO)和醋酸纤维素(CA)/PEO两种复合纤维,通过扫描电子显微镜和透射电子纤维镜对复合纤维形态结构分析,发现复合纤维具有皮芯结构,其中PEO作为芯层被包裹在外层PAN或CA中,同时改变静电纺丝时PEO溶液的浓度,复合纤维的直径和PEO芯层的直径也随之改变,从而为结晶性聚合物PEO提供了不同尺寸的受限空间。此外,对复合纤维膜进行了力学性能测试,结果发现CA/PEO复合纤维膜的拉伸性能要优于PAN/PEO复合纤维膜。     

链缠结对等规聚苯乙烯结晶的影响

在1×10^－3～2×10^－5 g•mL^－1溶液浓度范围内, 用溶液雾化冷冻升华法制备了等规聚苯乙烯(i-PS)的单链、寡链非晶态聚集体. 随着溶液浓度降低, i-PS分子链团间的分离程度增大, 链间缠结随之减少, 因此冷冻升华制备的样品中单、寡链线团数目逐渐增多. DSC研究结果表明随着溶液浓度的降低, 冷冻升华样品的结晶温度逐渐降低; 等温结晶得到的晶粒熔点和结晶度降低. 由浓度为2×10^－5 g•mL^－1溶液制备的i-PS样品在468.3 K熔体结晶60 min后, 得到平均体积约为1.5×10⁴ nm³的单链晶粒. 用SEM观察到晶粒尺寸约为20～50 nm. 采用偏光显微镜(POM)测量了不同温度等温时i-PS单、寡链聚集体球晶的生长速率. 用Hoffmann理论进行了描述, 计算得到了i-PS单链聚集体熔体结晶片晶的端表面能(σ_e)为30.2 erg•cm^－2, 侧表面能(σ)为5.7 erg•cm^－2及单分子链折叠功(q)约为4.5×10^－13 erg•molecule^－1. 与文献值相比, 实验结果表明链缠结对聚合物结晶有很大影响.     

链缠结对聚合物结晶行为的影响

链缠结是聚合物分子链相互作用的一种形式 ,它主要影响分子链的长程运动 .自链缠结的概念被提出以来 ,人们对聚合物粘弹性、流变行为和网络平衡力学等进行了理论研究和实验验证 .然而 ,在聚合物结晶领域 ,链缠结对结晶过程的影响一直存在着很大的争论 .Flory等 [1] 认为 ,聚合物结晶时分子链根本没有足够的时间进行构象调整 ,分子链进入晶格后 ,使大量的缠结链段被挤入非晶区 ,并由此建立了聚合物结晶“插线板”模型 .Hoffman等 [2 ]根据单根分子链从过冷熔体“卷饶”到晶体前沿所需的时间进行估算 ,结果比 Flory预言的快约 3～ 5个数量级…     

不同类型聚合物溶液对采油残余油的作用机理研究

通过实验测定了HPAM溶液和黄原胶溶液的流变性、在多孔介质中的流变性和残余阻力系数 ,计算了衰竭层效应 .用不同的浓度和注入速度进行了驱油实验 .提出聚合物分子缠结作用的增强不仅引起表观粘度增加或衰竭层厚度降低 ,而且使平行于油水界面的拉动残余油的力增加 ,从而使残余油饱和度降低 ,采收率提高 .随浓度增加 ,HPAM溶液的表观粘度和残余阻力系数增加 ,衰竭层厚度减小 ;黄原胶溶液的浓度高于缠结浓度时 ,衰竭层厚度和表观粘度变化不大 .注入速度增加时 ,两种聚合物溶液的衰竭层厚度均降低 ,HPAM溶液的残余阻力系数不变 ,粘弹性增加 ;而黄原胶溶液的残余阻力系数下降 .不同浓度和注入速度情况下两种聚合物溶液的驱油结果证实了文中提出的聚合物分子缠结作用和衰竭层效应对残余油的作用机理 .分子结构的不同是造成两种聚合物溶液在多孔介质中渗流规律和对残余油作用机理的差别的根本原因 .     

聚苯乙烯磺酸钠在1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐中的流变行为

研究了聚苯乙烯磺酸钠(Na PSS)在1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐(AmimCl)中的流变行为,并与其在AmimCl/H_2O混合溶剂中的流变行为进行了对比.聚合物浓度单位为每升溶剂中所含链段单元的摩尔数(mol/L).研究发现,Na PSS在AmimCl中表现出与其在无盐、有盐水溶液以及中性聚合物在离子液体(ILs)溶液中不同的流变行为.Na PSS在AmimCl含量不同的AmimCl/H_2O混合溶剂中的流变行为也不相同,随着AmimCl含量的增加,Na PSS在混合溶剂中的特性黏数[η]逐渐降低,表明分子线团逐渐塌缩,溶液的增比黏度随Na PSS浓度变化的标度所表现出的性质由聚电解质无盐水溶液特点逐渐变为中性聚合物溶液在θ状态下特点.当溶剂为纯AmimCl时,0.007~0.8 mol/L的浓度范围在0.29 mol/L处被分成2个浓度区.动态流变行为研究表明c0.29 mol/L浓度区为稀溶液区,溶液的增比黏度和弛豫时间随Na PSS浓度变化的标度关系为:ηsp~c1.4p和τ~c0p,与无盐聚电解质水溶液在缠结区的行为相似;c0.29 mol/L浓度区为溶液的亚浓非缠结区,溶液在该浓度区内增比黏度和弛豫时间随Na PSS浓度变化的标度关系为:ηsp~c3.5p和τ~c1.9p,接近于中性聚合物良溶液在亚浓缠结区的行为.这一特殊现象可能由混合体系中强烈的长程静电耦合作用引起.     

冷冻升华制备的超高分子量聚乙烯寡链、多链晶体的凝聚态

在10^-3～10^-5g/mL浓度范围内,用冷冻升华法制备了超高分子量聚乙烯(UHPE)单链、寡链、多链的折叠链晶聚集体.长达几万纳米的UHPE分子链可以以不同的片晶参与结晶,或自身形成数个晶粒,即形成单链多晶.DSC研究结果表明,随着溶液浓度的降低,冷冻升华样品的熔点和结晶度均降低.由熔点估算了晶粒的体积和晶粒中包含的链数,它们亦随溶液浓度降低而降低.冷冻升华得到的小晶粒中链的缠结少,晶体具有较高的完善性.用WAXD测试晶粒的(110)和(200)面的法向尺寸,由此计算晶粒的平均体积,与熔点计算得到的数值一致.     

共聚单体对水相合成聚丙烯腈及其湿纺纤维结构与性能的影响

水相自由基聚合具有快速、高效的特点,是开发大规模、低成本的聚丙烯腈(PAN)基碳纤维原丝生产技术的首选工艺。本文采用该工艺制备了丙烯腈-衣康酸(P(AN-IA))和丙烯腈-醋酸乙烯酯(P(AN-VAc))两种共聚物,再经溶解和湿法纺丝将其制成纤维。采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、旋转流变仪、旋转粘度计、X-射线衍射仪(XRD)和差式扫描量热/热重同步分析仪(DSG/TG)对比研究了两种共聚单体对水相合成PAN聚合物及其湿纺纤维结构与性能的影响。结果表明,与醋酸乙烯酯(VAc)相比,衣康酸(IA)降低了PAN聚合物的颗粒团聚程度和溶液粘度,显著提高了PAN纤维的截面圆整度和结构致密性,大幅降低了热稳定化反应起始温度、提高了热稳定性。这主要归因于IA的两个羧基基团。其改善了PAN聚合物的亲水性,使凝固过程更加缓和;减弱了氰基间的作用力,提高PAN分子链的运动性;能够诱导氰基在低温下发生环化反应。     

聚L-乳酸/聚(天冬氨酸-co-乳酸)共混物的制备及其相容性研究

采用氯仿/乙醇共沸溶液浇铸法制备了混合均匀的聚L-乳酸/聚(天冬氨酸-co-乳酸)共混物(PLLA/PAL)体系.研究了PLLA/PAL共混体系的热性能、结晶行为、形态结构和力学性能,评价了PLLA和PAL之间的相容性.结果表明,PAL对PLLA的结晶行为和热性能产生了较大的影响,共混物的结晶度较低,共混体系中部分PAL会进入PLLA球晶的片晶而导致PLLA球晶结构不完善,熔点降低.PAL的含量小于20%的PLLA/PAL共混物的拉伸强度和断裂延伸率均高于纯PLLA.PLLA和PAL分子链相互缠结,产生的氢键使分子链间存在较强的相互作用,具有较好的相容性.     

窄分布聚丙烯的部分解缠结及其流变性能

通常 ,聚合物的分子链处于缠结状态 .缠结对聚合物的流变性能及机械性能有重要的影响 .用茂金属催化体系生产的聚丙烯改善了制品的综合性能 ,拓宽了它的应用范围 .然而 ,由于产品具有窄的分子量和组成分布 ,使得其加工困难 [1] . De Gennes[2 ] 认为 ,聚合物溶液存在一个临界交叠浓度 c* ,在此浓度以上聚合物分子链开始发生物理缠结 .我们用分子摩尔体积较大的溶剂液体石蜡处理茂金属催化聚合的聚丙烯 ,在临界交叠浓度以上可以获得部分解缠结的聚丙烯 .使树脂的加工流动性能有较大幅度的提高 ,同时产品的机械性能保持不变 .1　实验部分1 .1…     

聚乙烯醇水溶液反复冷冻过程中的溶剂化效应

采用示差扫描量热技术(DSC)对聚乙烯醇(PVA)水溶液反复冰冻过程中的溶剂化效应进行研究.引入水化数的概念来表征溶剂化效应的大小.结果表明不同浓度区间的PVA水溶液其在反复冰冻过程中溶剂化效应显著不同,主要归因于高分子链分子内和分子间缠结程度对溶剂分子"参与"溶剂化的程度和方式的不同.作者把极稀高分子溶液的研究结果拓展到高分子稀溶液或亚浓溶液区间,阐述了高分子溶液中高分子链的物理图像.冷冻次数的增加导致链间缠结增加,部分溶剂则被包裹在由链间缠结点所形成的网圈内成为分子链的一部分.溶液溶剂化程度的变化受到包裹溶剂与高分子链脱溶剂化的综合影响.     

苯乙烯-氧乙烯-苯乙烯三嵌段聚合物的受限结晶行为的反气相分析

 采用反气相法研究了苯乙烯 氧乙烯 苯乙烯三嵌段结晶聚合物 (PS PEO PS)的结晶熔融相变 ,测定了PS PEO PS的结晶度、熔点以及熔程 ,探讨了正构烷烃探针分子的碳链长度对测定结果的影响。研究结果表明 :PS PEO PS的微相分离对PEO链段的结晶行为有较大的影响 ,其晶体结构中存在由多种不完善PEO结晶和PS非结晶构成的中间层 ;正构烷烃探针分子的碳链长度对测定PS PEO PS的熔点和熔程无影响 ,但对结晶度测定和PEO结晶熔融相变的检测影响较大 ,所测得PS PEO PS的结晶度随正构烷烃探针分子碳链的增长而降低。     

环化顺1,4—聚丁二烯浓溶液的流动行为

大多数线型高聚物浓溶液的流动行为呈现非牛顿性，线型顺１，４－聚丁二烯亦然，而环化顺１，４－聚丁烯的浓溶液在浓度达１７．８％时仍表现为牛顿流体。ＣＢＲ溶液的临界缠结浓度明显地高于ＬＢＲ、ＣＢＲ分子链间的缠结效应比ＬＢＲ弱得多。这是ＣＢＲ的分子链结构特征所致。     

静电纺聚丙烯腈纳米纤维晶态结构及取向的形成

采用新型流动水浴收集方式制备出连续单向排列的静电纺聚丙烯腈(PAN)纳米初生纤维,收集静电纺丝不同阶段的静电纺PAN纳米纤维,并在热水中进行后牵伸,使其伸长至原长的2倍、3倍.通过扫描电子显微镜(SEM)、广角X射线衍射(WAXD)等方法对静电纺丝过程不同阶段的PAN纳米纤维的形貌、直径、致密性、晶态结构及取向进行了表征.研究表明,(1)在静电纺丝过程中PAN纺丝液射流受到牵伸作用,静电纺PAN纳米纤维的晶态结构形成并逐渐完善.纳米纤维的直径随着静电纺丝过程逐渐减小(从664 nm减小至353 nm),结晶度从42.55％增加至47.76％,晶区取向由37.48％提高至43.93％.纳米纤维致密性也逐渐提高(密度由1.1917 g/cm3增加至1.1943 g/cm3).(2)静电纺丝过程进入PAN射流溶剂含量较低的阶段后,继续通过静电纺丝过程提高纳米初生纤维晶态结构及取向的效果很有限,而通过热水后牵伸过程可进一步使晶态结构及取向得到有效果的完善.研究同时发现,静电纺初生纤维的晶态结构及取向与其在热水牵伸过程中的进一步完善具有相关性.     

超高分子量聚乙烯烧结制品的链缠结调控及其对性能影响

利用新的单中心Ziegler-Natta(Z-N)催化剂,通过干预分子链的生长与聚集行为,可获得低缠结的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)初生树脂.本研究利用这类低缠结UHMWPE,通过设置不同的烧结温度(Ts)来改变熔体缠结状态,并探讨了链缠结程度对烧结制品结构与性能的影响.实验结果表明TS=220℃下,UHMWPE样品发生显著的复缠,造成高缠结度;而Ts=170℃下,初始低缠结状态能够得以充分保留,从而获得了缠结度具有明显差别的不同样品.示差扫描量热法(DSC)测试表明,在Ts=170℃下,低缠结度有利于在随后等温及冷却结晶过程中生成高熔点(最高达141℃)晶体与高的结晶度(最高达65%).力学测试表明低缠结度制品的综合力学性能显著提升,其中屈服强度提高72%,拉伸断裂强度提升139%,弹性模量提升162%以及断裂伸长率提升36%,实现了同时增强增韧.这就提供了一种从调节链缠结温度实现UHMWPE烧结制品高性能化的新思路.     

全对位聚芳醚砜醚酮酮的结晶行为研究

以AlCl3/DCE/DMF为溶剂体系,采用低温溶液缩聚合成全对位聚醚砜醚酮酮(p-PESEKK)树脂,研究了端基、分子量及溶剂体系对树脂的溶剂诱导结晶行为的影响.结果表明,在AlCl3/DCE/DMF的良溶剂中制得的p-PESEKK为低结晶度聚合物,由于分子链中四面体结构砜基的影响,树脂熔融后很难再结晶;随脂肪链端基碳原子数的增加,溶剂诱导结晶速度逐渐下降,结晶度降低,与主链结构相同的端基更有利于结晶的形成;高分子量的p-PESEKK端基的比例相对较小,有利于溶剂诱导结晶.