小角X射线散射在高分子研究中的应用

本文综述了小角X射线散射理论,并介绍了小角散射在高分子溶液、结晶聚合物、嵌段共聚物和离聚物等研究中的应用.     

高性能聚丙烯腈碳纤维中纳米级微孔分析表征研究

高性能碳纤维由于其优异的性能,在各行各业中具有广泛应用。为深入研究碳纤维内结构与其性能之间的相关性,本文应用小角X射线散射研究了一系列典型的聚丙烯腈碳纤维样品,分析了样品内微孔的尺寸及取向,讨论了强度和模量与微孔的相关性,研究结果表明:高性能碳纤维的力学强度和模量与碳纤维内微孔缺陷的长度和长径比有关,控制碳纤维内微孔缺陷的长度有望实现高强碳纤维的制备,控制牵伸倍率从而控制碳纤维内微孔的长径比有望实现高模碳纤维的制备。     

聚丙烯腈基碳纤维及其原丝中的微孔尺寸分布

利用二维小角X射线散射技术(SAXS)研究了聚丙烯腈基碳纤维及其原丝的微孔结构。结合逐级切线法、对数正态分布及麦克斯韦分布函数对2类实验样品内部微孔的尺寸分布进行了分析。结果表明,2类样品中的孔结构具有显著差别,原丝微孔在4~8 nm范围内分布比较集中,碳纤维中微孔的分布区域则移向1.3~1.8 nm。散射数据显示出明显的分形特征,碳纤维与其原丝的孔分形维数分别为1.33和1.55,表明原丝中具有较大的孔隙缺陷。相对于原丝,碳纤维微孔尺寸分布走向均匀和集中,前者则表现出比后者更宽的尺寸分布。就拟合方法而言,逐级切线法的解析手段容易引入误差,低角区的纤维表面散射和高角区的噪音容易对其结果造成影响。正态分布得到了比较窄的尺寸分布,但对于低尺寸区域孔隙的拟合不理想。麦氏分布在一定程度上弥补了以上不足,能够较好地拟合两类纤维样品中微孔的分布状况。     

小角X射线散射技术的绝对散射强度校正

小角X射线散射绝对强度的校正对获得样品微观结构定量参数非常重要。 本文描述了一种通过对探测器直接测量入射光束的强度进行校正的方法。 其适用性利用标准样品(水)的绝对散射强度标定进行了证实。 将此方法应用到聚甲基丙烯酸甲酯乳液和高密度聚乙烯上,得到了相应散射体的体积分数和比表面积。 PMMA的体积分数与通过密度算得的结果很接近。 淬火的高密度聚乙烯的比表面积比缓慢降温的大。     

液态丙烯腈低聚物修复聚丙烯腈基碳纤维微孔缺陷

提出一种全新的缺陷修复的方法,即将聚丙烯腈基(PAN)碳纤维T300在液态丙烯腈低聚物(LAN)中浸渍后,再进行预氧化和碳化热处理,可以将T300的拉伸强度提高25%.应用二维小角X射线散射(SAXS)法可以计算出LAN修复缺陷前后T300微孔缺陷的长度(L)、横截面尺寸(lp)、取向角(Beq)、相对体积(Vrel)的变化,结果表明碳纤维的拉伸性能越好,微孔的长度、取向角、相对体积含量越小.T300拉伸性能的提高是由于缺陷修复的结果.应用BET比表面积法、扫描电子显微镜(SEM)表征LAN修复缺陷前后T300的比表面积以及表面形貌的变化,结果表明,T300在LAN中浸渍并经过预氧化和碳化热处理,比表面积变小,表面缺陷明显减少.进一步验证LAN对碳纤维中的微孔缺陷具有修复作用.应用X射线光电子能谱(XPS)法表征LAN修复前后T300表面化学成分的变化,结果表明,LAN修复后含氧官能团(C―OH,C=O,HO―C=O)显著增加,有利于增强碳纤维与树脂基体之间的相互作用,从而提高碳纤维的力学性能.     

利用小角/广角X射线散射联用及一维相关函数分析研究聚(ε-己内酯)片晶的形态

用小角/广角X射线散射(SAXS/WAXS)联用的实验方法考察了等温结晶温度(Tc)和等温时间对聚(ε-己内酯)(PCL)片晶形态的影响.根据WAXS数据计算了PCL的重量结晶度,进而求得其体积结晶度Vc(WAXS).在不同Tc下结晶的PCL样品的Vc(WAXS)均略高于50%.对SAXS谱线做一维相关函数(1DCF)分析,得到了PCL的片晶长周期(LP)和无定形层厚度(La).通过比较WAXS及SAXS的数据分析结果,认为PCL晶体需用"三相模型"予以描述,其过渡层厚度(E)约为LP的15%～18%,对片晶形态具有重要影响.随着Tc升高,PCL晶体的Lc、La及E均逐渐增大,但Lc的变化率最大,这使得结晶度上升.在50℃等温结晶不同时间,发现Lc随延长时间显著增加,而La及E则不断减小.等温10天后,PCL晶体的SAXS谱线上可观察到5级散射,表明片晶相当完善.     

X射线小角散射法研究聚乙烯的熔融辐照交联结晶

使用荷兰菲利浦公司提供的PW-1700自动粉末衍射仪及其Kratky小角散射体系附件,进行熔融辐照交联结晶聚乙烯的研究,从而得到了长周期随辐照剂量变化的关系,发现其熔融结晶是以Fischer固化模型为主.     

X射线小角散射法测定Rh／TiO2多相体系间的相界面

Ｘ射线小角散射法测定Ｒｈ／ＴｉＯ_２多相体系间的相界面金安定，李钢，王甲亮（南京师范大学理化实验中心，南京，２１００９７）关键词Ｘ射线，小角散射，多相体系的界面固态多相体系中，相与相之间界面的大小是影响体系性质的重要因素。通常测比表面的方法只能测固相?..     

胶体分散体系与有序分子组合体的小角X射线散射研究

小角X射线散射(SAXS)是当前化学、物理、生物等学科前沿交叉领域--软凝聚态物质的一个强有力研究工具.本文评述了SAXS方法自身的优势及其在胶体分散体系与有序分子组合体研究中的广泛应用,重点论述了对粒子尺寸或孔径大小分布、胶体体系分散状态、长程有序结构以及混合体系之间相互作用的测量与表征等.     

碳纤维微观结构表征方法

碳纤维作为高性能纤维的一种,是先进复合材料最重要的增强材料,碳纤维的微观结构是决定其性能的主要因素。综述了碳纤维微观结构的表征方法,主要包括表面形貌、形态结构、化学结构、晶态结构和孔结构。碳纤维表面形貌表征主要通过扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM);形态结构主要采用透射电镜(TEM)来表征;化学结构表征主要依靠拉曼光谱(Raman)和X射线光电子能谱(XPS);晶态结构和孔结构分别采用广角X射线衍射(WXRD)和小角X射线散射(SAXS)来分析,这为研究分析如何得到高性能碳纤维提供了参考。     

Characteristics of AOT Microemulsion Structure: a Small Angle X-ray Scattering Study

The structure of micelles has attracted renewed attention during the past decade years due to the widespread use of microemulsions in technology1 and life science1,2. To obtain information of the micellar structure, using X-ray scattering (SAXS) whose wavelength is close to the size of the micellar aggregates is one of the most direct method3-5 and SAXS has been proved to be very sensitive for the change of micellar composition6,7. SAXS experiments have been carried out to compare the st…     

PAN基碳纤维原丝长周期结构的二维SAXS研究

在有效采集湿法纺丝凝固成形的PAN纤维二维小角X射线散射(SAXS)图像的基础上,通过理论模型的建立和散射强度的计算,对散射信息中的微孔结构和长周期结构的叠加信号进行了合理的分离,获得了纤维中长周期结构信息。结合相关函数分析方法,计算了长周期中准晶区厚度、非晶区厚度等结构参数,建立了PAN纺丝过程中凝固纤维的长周期特征结构的研究分析方法。同时,采用广角X射线衍射(WAXD)方法测定纤维的结晶度,验证了所建立方法的准确性。     

Small Angle X-ray Scattering Study of PS Conformation in Tetrahydrofuran Solvent with Gas Anti-solvent

Compressed gases or supercritical fluids (SCFs) are highly soluble in some liquid solvents, and thus reduces the solvent strength of the liquids1. As a result, precipitation of the dissolved solutes occurs, which is called as gas anti-solvent (GAS) process. Recently, this new technique has been used to produce fine particles of different compounds, such as polymers2. Effect of the dissolved gases on the conformation of polymer molecules is a very interesting topic. In this work, we report t…     

Rapid and Efficient Formation of Reverse Vesicle on Carbon Fibers

Reverse vesicles are the counterparts of normal vesicles which are the aggregations of molecular bilayers with hydrophilic parts inside and hydrophobic parts outside. As their potential applications in many fields, they have attracted much attention of scientists. In this paper, we demonstrated a novel method to prepare reverse vesicles by through egg phosphatidylcholine (EggPC) membrane and microemulsion solution. Reverse vesicles of EggPC can be constructed quickly on carbon fibers. The formation of vesicles can be easily observed in situ under achromatic objective lens by an inverted optical microscope. It is very convenient to characterize the formation of reverse vesicles. We investigated the influences of curvature, adsorption effect, and hydrogen bond interaction on the formation of reverse vesicles and presented the mechanism.     

碳纤维增强聚砜颅骨修补材料的物理力学性能研究

对碳纤维增强聚砜（ＣＦ／ＰＳＵ）颅骨修补材料的物理力学性能进行了研究。结果表明，ＣＦ含量的增加，ＣＦ／ＰＳＵ复合材料的密度ρｃ及ρｖ的变化分别符合公式：ρｃ＝１．２４３＋０．４０５ＷＣＦ及ｌｇρｖ＝１６．７１７－２０．１８８ＷＣＦ（ＷＣＦ为ＣＦ的重量百分数）。当ＣＴ含量在０￣２５（ｗｔ．％）范围内，ＣＦ／ＰＳＵ复合材料的力学性能均随ＣＴ含量的增加而增加。对于ＣＦ含量为３０（ｗｔ．％）的ＣＦ／ＰＳＵ     

破碎-絮凝法分离细长碳纳米管与碳纤维

根据碳纤维与细长碳纳米管耐磨性能与絮凝沉降性能的差异，提出了一种有效分离细长碳纳米管与碳纤维的物理方法——破碎-絮凝法.该方法包括研磨破碎、液相分散、絮凝沉降、过滤分离等步骤，可高效去除混杂于细长碳纳米管样品中的碳纤维，同时还可去除螺旋状碳纤维及细小碳颗粒等易悬浮杂质.纯化过程对细长碳纳米管无损伤.用电子显微镜和热重分析表征了纯化效果，并初步分析了纯化机理.