聚偏氟乙烯取向薄膜的结晶形态

本文用小角激光散射法研究了聚偏氟乙烯薄膜在拉伸取向过程中晶体形态及结构的变化。拉伸使球晶形变为椭球,同时伴随着局部熔融与重结晶过程,散射图案由原来的四叶瓣发展为八叶瓣。红外测量及X-射线衍射分析表明,拉伸引起分子链构象改变,使晶型发生了转变。     

聚醚醚酮/碳纤维复合材料的界面结构以及结晶形态的研究

本文采用扫描电子显微镜观察经氩等离子刻蚀后PEEK/碳纤维复合材料的界面层结构和PEEK树脂的结晶形态。无论是从熔体还是从橡胶体结晶,PEEK树脂的结晶都是从碳纤维表面诱导开始,最后形成横穿晶体结构。在高碳纤维含量的复合材料中,PEEK的球晶尺寸主要由碳纤维之间的距离控制,受温度的影响较小。在PEEK/碳纤维复合材料的结晶过程中,第一片晶片在碳纤维表面取向生长方式为:晶体的ā轴(厚度方向)平行于维纤径 向。b轴(晶片生长方向)与纤维最小圆截面的切线重合,(?)轴(垂直晶片平面的方向)平行于纤维轴向。由于球晶成核过程是取向生长,因而生成的球晶也按一定的方式取向。     

在激光辐照下拉伸的聚对苯二甲酸乙二酯纤维的结构与性能

要提高聚对苯二甲酸乙二酯 (ＰＥＴ)纤维的力学性能 ,不仅要求分子链形成伸直链结晶 ,更主要的是增加晶区之间以及微原纤之间连接分子 (Ｔｉｅｍｏｌｅｃｕｌｅｓ)的数目及其取向程度[1,2 ] .研究表明 ,通过将拉伸工艺中的加热区域降低至 2ｍｍ ,可以使非晶态分子链更为伸展且规整排列[3 ] ,这样的非晶态结构可以更快地向结晶转化[3 ,4] ,容易形成伸直链结晶并增加连接分子的数目 .这种区域拉伸的实质是通过减小形变 (细颈 )区域而使形变速率显著提高 .采用ＣＯ2 激光辐照可以达到更高的形变速率 .这是由于ＣＯ2 激光的波长为 1 0 6μｍ ,…     

聚乙烯球晶在单向拉伸下的形变Ⅲ

用偏光显微镜研究了处于两个形变阶段的聚乙烯球晶在退火前后的形态,发现形变的第一阶段是可逆的,属弹性形变;第二阶段是不可逆的,属塑性形变。还发现聚乙烯纤维在单向拉伸下的断裂是通过细纤维或细纤维束的相互滑移而实现的。     

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.     

取向对聚左旋乳酸/聚右旋乳酸复合物纤维结晶性能的影响

通过熔融纺丝的方法制备了PLLA/PDLA复合物初生纤维,在60℃拉伸获得高取向的牵伸纤维.采用X-ray散射为主要表征手段,结合差示扫描量热(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)以及傅里叶变换红外光谱(FTIR)等技术,系统研究了不同初始结构的PLLA/PDLA复合物纤维在不同温度下的结晶行为,重点阐明了取向对PLA复合物纤维结晶结构的影响.结果表明,取向促进复合物纤维中立构晶的形成;将纤维升温至200℃停留3 min后,再进行降温,降温过程中,高度取向的牵伸纤维只有立构晶形成,而初生纤维则在150℃左右出现α晶,表明纤维中取向的立构晶会抑制α晶的形成.综合实验结果发现,通过低温牵伸初生纤维,然后高温(α晶熔点以上)退火,可制备出高取向且具有高立构晶含量的PLLA/PDLA复合物纤维.     

结晶聚合物的单轴拉伸和取向态结构 Ⅰ 拉伸结晶聚合物的形变机理

本文综述了关于拉伸结晶聚合物形变机理的研究工作,重点介绍了拉伸聚合物在形成细颈过程中,从原来的球晶(或堆积片晶)结构向纤维结构的转化过程,以及有关这一形变过程。目前存在的不同观点及各方面的实验证据。指出拉伸结晶聚合物的形变机理可能依赖于拉伸条件。     

聚乙烯串晶在单轴拉伸形变过程中的微结构变化和机理

本文采用电子显微镜和小角Ｘ－射线散射（ＳＡＸＳ）技术研究了含有串晶结构（Ｓｈｉｓｈ—ｋｅｂａｂ）的高密度聚乙烯（ＨＤＰＥ）／超高分子量聚乙烯（ＵＨＭＷＰＥ）共混物高取向膜在单轴拉伸过程中的微结构变化．深入探讨了拉伸温度对聚乙烯在形变过程中微结构变化的影响．室温拉伸时，聚乙烯串晶结构主要发生了解结晶过程；高温（１１５℃）形变时，主要表现为折叠链片晶直接转变为伸展链纤维晶的应变诱导结晶过程．     

流变光学方法研究结晶高聚物的形变机理(摘要)

用光学方法研究结晶高聚物的形变和流动过程称为流变光学(Rheo-opties)。通常研究结构用的光学方法与动态力学试验装置相结合,还可观察其动态形变过程中相应的结构变化。 X射线衍射法可以测定高聚物形变过程中晶粒的取向。我们发现:聚乙烯随拉伸程度的增长昌区的取向程度也增加,但晶区的取向滞后于非晶区的取向且随晶区取向的增加其非晶区的取向逐渐松弛。因此,     

拉伸取向对绦纶纤维结晶过程的影响

拉伸取向是合成纤维生产过程中的重要环节,几乎所有的合成纤维都须要经过拉伸过程。至目前为止,对高聚物本体结晶过程的研究已有了很多的工作,但有关拉伸取向后的纤维结晶过程却研究得很少.聚对苯二甲酸乙二酯的分子链比较刚性,当它从熔融状态骤冷淬火时容易得到完全透明的非晶态聚合物(薄膜或纤维).有许多工作业已证实,     

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.     

天然橡胶在单向拉伸下的结晶与取向

<正> 从研究聚乙烯由球晶结构转变到纤维结构的过程得知,聚乙烯纤维由一束平行排列的细纤维(microfibril)组成,细纤维则由垂直于纤维轴互相平行排列的折迭链块(foldedchain block)组成,折迭链块之间有链段相连.处于高弹态的天然橡胶(-78°—28℃),进行单向拉伸,可发生取向并同时结晶,形成纤维,但是它与聚乙烯的起始态不同,为阐明天然橡胶拉伸后是否也有类似聚乙烯纤维的结构单元,本文采用透射式电子     

聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)中β晶的形成与转变

本文通过同步辐射原位二维广角X射线(2D-WAXD)和原位红外光谱(FTIR)等手段，对聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)预取向膜二次拉伸过程及随后升温过程中的结构演化机制进行了系统研究。研究结果表明，二次拉伸过程中β晶的相对含量、取向程度和晶粒尺寸会随应变而升高；同时，体系的总α晶的取向度和晶粒尺寸变小，结晶度下降。这说明拉伸过程中，α晶会被破坏并转变为β晶。经过二次拉伸的PHBV膜，在升温过程中，α晶的取向、晶粒尺寸及总体结晶度会升高，而β晶的相对含量逐步下降到零。这说明在较高的温度下，β晶的分子链会重新排列，主要转变成了取向度高的α晶。β晶表现出从65℃到135℃的持续熔融转变。本研究初步阐释了PHBV薄膜中的β晶在拉伸和升温过程中的演化机制，为生物基聚酯薄膜的加工和性能调控提供了理论依据。     

室温光致形变主链型交联液晶高分子纤维执行器

将分别含有偶氮苯和苯甲酸苯酯的2种液晶单体与伯胺进行迈克尔加成反应,得到分子量可控的主链型液晶低聚物.利用先熔融提拉、后自由基聚合的方法将低聚物制备成交联液晶高分子纤维.液晶单体与伯胺之间的扩链反应有效地降低了高分子网络的交联密度,进而降低纤维的玻璃化转变温度.同时,这种先拉伸、再聚合的方式将纤维的取向与交联过程分开,保证了纤维中的液晶基元沿拉伸方向呈规整排列.因此,取向后的交联液晶高分子纤维可在室温下实现可逆光致弯曲形变,其最大弯曲角度接近60°,且弯曲方向可以通过改变光照方向进行调控.这种形变幅度大、方向可控的主链型交联液晶高分子纤维有望推动光响应柔性执行器等领域的发展.     

自增强高性能聚合物的成型工艺同力学性能间相关性研究——1.超高分子量聚乙烯的应力诱导结晶理论和其自增强作用

本文发展了一种高分子量聚合物熔融体的应力诱导结晶结构形态模型,它是由微晶聚集体(以下简称微区)-高分子链组网和缠结网的网络结构组成。基于上述模型,把二种网中的单个链组作为独立的统计单元和形变单元,计算了二种网中单个链组的末端距分布函数,进一步计算了二种网和总网的形变自由能。在此基础上,讨论了诱导结晶结晶机理和自增强聚合物网络自由能的依赖性,并着重地研究了超拉伸高聚物的起始熔点拉伸比间的关系。用超高分子量聚乙烯膜和超取向高密度聚乙烯纤维的起始熔点和拉伸比的实验数据进行处理,得到理论予期的近似直线关系,初步验证了聚合物网应力诱导结晶理论。     

牵伸作用对尼龙6纤维晶型结构及力学性能的影响

利用广角X射线衍射仪(WAXD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、示差扫描量热仪(DSC)、声速取向测量仪、扫描电镜(SEM)以及纱线强伸度仪研究了不同牵伸倍数尼龙6复丝的晶型结构、熔融行为、取向度、表面形貌以及力学性能.结果表明,随着牵伸倍数的增加,伴随着γ晶型片晶的生长以及非晶区链段重排诱导α晶型的生成,尼龙6复丝的结晶度不断的提高,在牵伸倍数达到3倍时,样品中出现了α晶型的特征衍射峰,导致了其熔融温度的提高以及多重熔融峰的出现.同时,牵伸作用也增加了分子链沿纤维轴向的取向程度,消除了纤维表面的残余应力,改善了纤维的表面缺陷.在这些因素的共同作用下,尼龙6复丝的力学性能得到了一定程度的提高,当牵伸倍数为3倍时,拉伸强度与拉伸模量分别达到了5.0 c N/dtex和28.9 c N/dtex,与较低牵伸倍数相比较均有所提高.     

含少量共聚组分聚乙烯熔体拉伸薄膜的形态结构

利用透射电子显微学(TEM)和示差扫描量热学(DSC)等方法研究了含少量丁烯-1组分(摩尔分数为0.64%)的聚乙烯共聚物(PE100)熔体拉伸高取向薄膜的形态结构. 结果表明, 在PE100熔体拉伸薄膜中, 除存在高取向片晶结构外, 还含有大量的纤维晶, 纤维晶平行于拉伸方向, 穿过几个片晶区, 平均直径约为12 nm. 模拟实验结果表明, 纤维晶的生成源于聚乙烯共聚物中的超高分子量组分, 但不同于传统意义上的伸直链纤维晶, 其形态特征应为晶桥结构. 由此提出了晶桥结构纤维晶模型, 该模型不但有助于深入理解和认识聚合物取向结晶机理, 同时也为该材料的高性能化提供了理论依据.     

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%.     

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。     

基于量子级联激光器的Pump-Probe光路球晶雕刻实验

利用2台中红外量子级联激光器(QCL)组成的泵浦探测(pump-probe)光路通过红外共振吸收对高分子球晶进行选择性熔融进而实现球晶雕刻.当QCL激光频率和分子基团振动频率相同时,会发生共振吸收,产生强烈的热效应,诱导样品快速熔融;QCL激光具有高偏振性,优先诱导振动方向和红外激光偏振方向一致的基团发生共振吸收,因此可以实现选择性熔融;高分子球晶中有沿着各个方向的分子链并且取向方向确定,可以通过pump球晶不同部位来验证球晶雕刻的可行性.一台激光器(pump)对应分子链中基团的强吸收峰,共振加热诱导晶体熔融;另一台激光器(probe)对应分子特征基团(构象)的吸收峰,追踪结构变化;pump光可以选择性定点熔融,pump和probe 2束光均能在线追踪样品熔融程度,是该检测方法的突出优点.选用聚丁烯-1(iPB-1)为研究对象,实验结果显示,球晶熔融程度随基团振动方向与pump光偏振方向夹角的增大而减弱,证明了利用QCL在球晶尺度上进行雕刻是可行的,为原位在线研究快速熔融过程提供了新的研究途径,为定点调控晶型转变及晶体聚集态结构形态提供了思路.