热历史对聚醚醚酮及其碳纤维复合材料——Ⅱ.熔融行为的影响

本文利用差示扫描量热仪(DSC)研究了聚醚醚酮(PEEK)和以PEEK为基体的碳纤维复合材料(APC-2)的热历史对它们熔融行为的影响。在200—315℃结晶并退火热处理后,试样的DSC曲线上出现了两个吸热峰。低温吸热峰(峰温T′_m)较小,并与结晶和退火温度(T_c)有关;高温吸热峰(峰温T_m)较大,几乎不受T_n的影响。T′_m的出现与在不同T_c下生成的不完整晶体的熔融和重结晶过程有关,而T_m的出现则与完整晶体的熔融过程有关。实验结果表明,T′_m与T_c之间呈线性关系。按文献报道的方法,将T′_m与T_c的直线外推至与T′_m=T_c直线相交,其交点温度即为平衡熔点.结果表明,PEEK和APC-2试样的“平衡熔点”受不同热历史条件下生成晶体的完整程度的影响。当结晶并退火时间越长,求出的“平衡熔点”值越低,并与理论值接近。实验结果还表明,碳纤维表面具有促进PEEK树脂基体晶体完整化的作用,因而导致APC-2试样中PEEK树脂基体的熔点高于纯PEEK树脂。     

乙烯共聚单体对双轴拉伸聚丙烯薄膜用树脂的结晶及拉伸性能的影响

采用热分析、光学显微镜、拉伸测试与广角X-射线衍射等方法研究了双轴拉伸聚丙烯薄膜用均聚聚丙烯(h-BOPP)与含有少量乙烯单体的共聚聚丙烯(c-BOPP)材料的熔融、结晶特性和拉伸性能.研究发现,与均聚样品相比,共聚样品的等规度低,结晶速率慢,在相同的结晶温度条件下,其半结晶时间较长.退火处理后,结晶完善程度增加,均聚和共聚样品的断裂伸长率均比其未退火处理的低.但共聚样品的结晶速率慢,经过退火处理后其结晶完善性稍低于均聚样品,所以其断裂伸长率略大于均聚样品.经过拉伸形变后,样品的结晶结构被部分破坏,取向的非晶的分子链在后续的升温过程中很容易重构为更加完善的结晶结构,由于分子链结构的差异,均聚样品的结晶重构能力更强.阐释了由于链结构的不同导致的BOPP拉伸性能和结晶性能差异的机理.     

高性能耐高温聚合物复合材料的摩擦磨损性能研究

介绍了一些常见的高性能耐高温聚合物及其复合材料的摩擦与磨损性能的研究及其新进展,包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(PI)等.并讨论了不同种类的填料,如纤维、固体润滑剂、无机化合物以及无机纳米粒子对高性能耐高温聚合物基复合材料摩擦系数及磨损率的影响,许多研究结果表明,适量填料的加入能提高聚合物基复合材料的耐磨性能,特别是填料的协同作用对降低复合材料的摩擦系数及磨损率有更大的帮助.     

热历史对聚醚醚酮及其碳纤维复合材料——Ⅱ.熔融行为的影响

 本文利用差示扫描量热仪(DSC)研究了聚醚醚酮(PEEK)和以PEEK为基体的碳纤维复合材料(APC-2)的热历史对它们熔融行为的影响。在200—315℃结晶并退火热处理后,试样的DSC曲线上出现了两个吸热峰。低温吸热峰(峰温T′_m)较小,并与结晶和退火温度(T_c与在不同T_c下生成的不完整晶体的熔融和重结晶过程有关,而T_m的出现则与完整晶体的熔融过程有关。实验结果表明,T′_m与T_c之间呈线性关系。按文献报道的方法,将T′_m与T_c的直线外推至与T′_m=T_c直线相交,其交点温度即为平衡熔点.结果表明,PEEK和APC-2试样的“平衡熔点”受不同热历史条件下生成晶体的完整程度的影响。当结晶并退火时间越长,求出的“平衡熔点”值越低,并与理论值接近。实验结果还表明,碳纤维表面具有促进PEEK树脂基体晶体完整化的作用,因而导致APC-2试样中PEEK树脂基体的熔点高于纯PEEK树脂。     

含氟聚合物共混对聚醚醚酮结晶行为的影响

通过示差扫描量热仪(DSC)对含氟聚合物与聚醚醚酮(PEEK)共混物的非等温结晶熔融行为和等温结晶熔融行为进行了研究.研究表明:不同的含氟聚合物以及具有不同端基的同种含氟聚合物对PEEK的结晶行为有不同的影响.端基为酰氟(COF)的乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)能促进PEEK结晶时的成核,加快PEEK的等温结晶速率,而聚四氟乙烯(PTFE)则会减慢PEEK的等温结晶速率.     

调控聚氨酯聚集态结构制备高性能介电弹性体

通过退火保温调控聚氨酯(TPU)的相结构、结晶结构和氢键结构,进而调控其模量和介电常数(ε’),提高TPU的电驱动性能.使用扫描电子显微镜(SEM)和小角X射线(SAXS)研究TPU的结晶结构,基于红外光谱对TPU的氢键变化进行半定量分析,使用原子力显微镜(AFM)研究TPU的微相分离结构.结果显示,退火温度和时间不同导致TPU的聚集态结构各异,对模量、ε’和电驱动性能产生了较为复杂的影响.低温(80℃)退火处理后,硬相分布于连续的软段相,且形成了较多软段结晶,相分离程度和氢键破坏程度提高.相比于高温(150℃)退火处理,低温退火后获得较高ε’的同时保持了较低的模量,从而产生较大电致形变.值得注意的是,低温退火条件下产生大范围的软段结晶,使得软段分子链之间排布紧密,导致TPU电击穿强度大幅度提升,得到具有高击穿强度、高电致形变的TPU介电弹性体材料. 80℃退火处理6 h后,TPU的电击穿强度从退火处理前的25 kV/mm提高至32 kV/mm,最大电致形变从0.77%提高至3.3%,提高4.3倍.     

纳米SiO2对火焰喷涂聚酰胺12涂层非等温结晶与熔融行为的影响

采用火焰喷涂法制备了聚酰胺12/纳米SiO2(PA12/nano-SiO2)复合涂层,利用差示扫描量热法(DSC)对复合涂层的非等温结晶过程、熔融行为进行了分析.结果表明:纳米SiO2粒子的加入不仅能提高复合涂层的结晶度和结晶温度,而且使复合涂层的熔融峰温度高于纯PA12涂层,说明纳米SiO2粒子具有明显的成核剂作用,它能诱导聚酰胺大分子结晶,提高其结晶能力、结晶速率、结晶的完善程度及结晶度,并能改善涂层的力学、耐老化及耐摩擦磨损性能.     

聚对苯二甲酸乙二酯的结晶与取向

为了了解PET球晶的拉伸性能与球晶结构的关系以及无定形PET的取向和结晶,我们采取了两条不同的路线来制备样品:(1)先用溶液浇铸成膜的办法制备具有正球晶、负球晶或非常球晶的薄膜,然后进行单轴拉伸。电子显微图象及电子衍射证明,球晶的拉伸性能与C轴和球晶半径方向的夹角有关,夹角愈大拉伸愈困难;(2)先制备无定形的薄膜,然后在玻璃化温度附近进行单轴拉伸以获得C轴取向,再在215℃退火,使之结晶。电子衍射图证明,这样制备的样品具有高度的C轴取向。DSC结果表明,结晶的完善程度远比球晶的为高。     

316L不锈钢基体上磁控溅射Er2O3／Er涂层的后处理研究

采用磁控溅射的方法在316L不锈钢表面制备了氧化铒涂层.选用金属铒作为过渡层,研究了不同热处理温度对涂层相组成、表面形貌以及涂层与基底结合情况的影响.XRD,SEM及膜基结合力分析结果表明,带有过渡层的氧化铒涂层表面致密、均匀,退火处理使氧化铒结晶性能提高,经过800℃热处理,生成了金属间化合物ErFe3提高了涂层与基底的结合强度.绝缘电阻率测试结果表明.Er2O3涂层绝缘电阻率在1×1013～1×1015Ω·cm,绝缘性能良好.     

快压法制备非晶聚醚醚酮的应变诱导结晶行为

利用快速增压和淬火2种方法分别制备了非晶聚醚醚酮(PEEK), 并利用二维广角X射线衍射(WAXD)研究了2种非晶样品在不同拉伸温度(T_d)和不同应变速率(v)条件下的结晶行为. 结果表明, 在相同拉伸温度及应变速率条件下, 快压样品的临界结晶应变明显低于淬火样品; 随着拉伸温度和应变速率的升高, 2种样品的临界结晶应变均逐渐降低; 在相同应变条件下, 拉伸温度对PEEK材料结晶度的影响很大, 而应变速率对其影响较小.     

热处理对尼龙6及其与聚酰胺嵌段共聚物共混体系晶体熔融行为和结晶结构的影响

采用溶液共混-共沉淀的办法获得尼龙6及聚酰胺嵌段共聚物/尼龙6共混体系粉末,样品在260℃下熔融之后经程序降温的方法得到非淬火样品,然后分别在190℃下高温退火不同时间(0~48 h),采用示差扫描量热仪(DSC)、广角X射线衍射仪(WAXD)、偏光显微镜(POM)等表征手段研究热处理对体系晶体熔融行为和结晶结构的影响.结果表明,(1)在相同的热历史条件下,嵌段共聚物的存在影响了尼龙6的结晶行为及结晶结构;(2)退火处理对两种样品有着不同的影响,对于尼龙6体系,退火处理促进了非晶相向晶相的转变,大大提高样品的结晶完善程度和结晶度;对于共混体系,退火处理同样促进了非晶相向晶相的转变,同时形成新的α型和γ型结晶,体系的结晶完善程度明显提高,退火48 h后,结晶度比原始样品提高约84%.     

退火过程中聚乳酸中间相的形成和结构演化

采用淬火法制备聚乳酸(PLA)非晶薄膜,并利用原位显微红外光谱在线研究PLA非晶薄膜在不同退火温度下的结构演化.结果表明,PLA非晶薄膜存在一个临界结晶温度,当退火温度高于临界结晶温度时,PLA非晶薄膜可以通过分子链的局部调整实现冷结晶,反之,不能发生冷结晶;在冷结晶过程中先出现中间相,随后发生中间相-晶体相的转变;中间相是通过分子链的构象调整和分子链间的堆砌调整产生的,退火温度越高,中间相出现得越早,最终得到的晶体结构越规整.     

热处理对聚己二酸丁二醋多晶结构和降解行为的影响

通过熔融结晶并结合退火处理方法得到多晶结构的聚己二酸丁二酯(PBA)及具有不同热历史的热力学稳定的a晶型,采用广角X射线衍射仪(WAXD)、原子力显微镜(AFM)和差示扫描量热仪(DSC)研究了PBA的多晶结构、晶体尺寸和结晶形貌,跟踪了退火处理PBA的生物降解行为.结果表明,分子链在相同晶格排列中围绕c轴空间取向的不...     

振荡剪切对聚乳酸熔体分子链解缠结的研究

利用哈克旋转流变仪在一定的温度和压力条件下对聚乳酸(PLA)熔体施加应变为正弦变化的振荡剪切场,从而对PLA分子链进行高效的降黏解缠.结果表明,当温度为190°C、样品厚度为1.5 mm时,PLA熔体在振动频率和剪切应变分别为3.5 Hz和50%处呈现最佳的降黏效果,其黏度相比于未经处理的熔体黏度下降了3~4个数量级.同时,凝胶渗透色谱(GPC)测试结果表明经过振荡剪切处理的PLA其分子量基本不变,表明熔体黏度的大幅下降是由PLA分子链有效解缠结导致而非分子链降解.示差扫描量热仪(DSC)结果表明,解缠效果最佳的PLA样品相比于未经处理的样品呈现出更低的玻璃化转变温度和较高的结晶度,进一步验证了熔体解缠的效果.不仅如此,我们研究了不同退火时间(1~30 min)和温度(180~200°C)对PLA分子链重新恢复缠结的影响,发现随着退火温度和时间的增加,PLA在120°C下等温结晶的半结晶时间不断增加,并向未经解缠处理的PLA样品的半结晶时间不断靠近,表明振荡剪切导致的解缠能在低温度下保持较长时间,在高温下快速复缠.     

用DSC测量葡萄糖溶液部分玻璃化转变温度的新方法

用差示扫描量热仪, 采用经过退火处理的连续扫描法, 以不同浓度(20%、45%)的葡萄糖溶液为研究对象, 研究了退火温度对Tgf(部分结晶的玻璃化转变温度)的影响, 给出了确定Tg′(部分玻璃化转变温度)的新方法. 研究发现, 不同退火温度下的Tgf不同. 在−50 ℃以上退火, Tgf随着退火温度的增大而减小; 在−50 ℃以下退火, Tgf随着退火温度的增大而增大, 都有很好的线性关系. 不同浓度的溶液具有相似的规律. 提出从Tgf确定Tg′的方法: Tgf在−50 ℃上下随退火温度变化线的交点所对应的部分结晶玻璃化转变温度即为Tg′. 使用该方法测得葡萄糖的Tg′为−55 ℃.     

右旋聚乳酸薄膜的结晶形态

利用旋涂法制备一系列右旋聚乳酸(PDLA)均聚物薄膜, 在不同溶液浓度、结晶温度、结晶时间、溶剂和基底条件下对其进行等温结晶处理, 得到直径和长度大小不等的短棒和纤维束球状等形态, 利用原子力显微镜(AFM)研究了不同条件下所得到的PDLA薄膜的结晶形态. 提出了可能的结晶演变过程和生长模型. 通过控制不同的结晶条件, 可以得到PDLA均聚物薄膜的不同结晶形态.     

热塑性聚酰亚胺与聚醚醚酮共混物的等温结晶动力学

采用熔融共混方法制备了热塑性聚酰亚胺(TPI)与聚醚醚酮(PEEK)的共混物; 用示差扫描量热分析(DSC)研究了共混物的等温结晶动力学. 分别采用Avrami方程和Hoffman-Lauritzen方程分析共混物的等温结晶动力学、端表面自由能(σe)和分子链折叠功(q). 结果表明, 加入TPI后PEEK的结晶速率降低, 结晶活化能、σe和q均增加. 但这些数值的变化与TPI含量不呈线性关系, 并从共混物的相容性和表面形貌给出了可能的解释.     

非晶聚对苯二甲酸乙二醇酯薄片在低温退火过程中的声发射现象

从熔体淬火得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄片在室温下呈非晶玻璃态,已经证明这是一种非平衡态。很多文献曾报道,在T_g以下对它进行退火处理后虽然观察不到明显的结晶,但是它的延伸性能及抗冲性能会迅速变坏。不少文献的实验表明这退火过程是试样的分子链从非平衡态转变到更     

喷涂法构筑二氧化硅纳米粒子涂层及其光学和润湿性质

采用Stöber方法,通过调节反应温度及乙醇和水的体积,合成了不同粒径的二氧化硅纳米粒子.以合成的粒径为20 nm的二氧化硅纳米粒子为原料,采用简单、方便的喷涂方法在玻璃片上构筑了纳米粒子涂层.在550 ℃煅烧二氧化硅纳米粒子涂层,增强了二氧化硅纳米粒子在玻璃片上的附着力.用1H, 1H, 2H, 2H-全氟辛基三乙氧基硅烷修饰之后,二氧化硅纳米粒子涂层的表面润湿性由亲水性转变为疏水性.通过喷涂法制备的二氧化硅纳米粒子涂层具有减反增透效果,当二氧化硅纳米粒子质量分数为0.48%、循环喷涂沉积数为3时,涂层在可见光范围内的最大透光率可达95.5%.用扫描电子显微镜观测涂层表面形貌发现,喷涂法制备的涂层是均匀的、可控的.喷涂技术构筑纳米粒子涂层具有简单快速、可大面积应用等优点.     

基板受限条件下聚合物薄膜厚度对结晶的影响研究

通过溶液铸膜方法,用匀胶机(spin-coater)在铝箔基板上制备出一系列具有不同厚度的结晶聚合物聚羟基丁酸酯(PHB)和聚ε-己内酯(PCL)超薄膜.经退火处理后,用差热扫描量热仪(DSC)测试了薄膜厚度对其结晶熔点T_m和结晶温度T_c的影响.结果表明,结晶熔点T_m随超薄膜厚度的减小逐渐减小;在减至一定的厚度时,熔点有突升,至极大值后,随膜厚继续减小熔点又会骤降.而结晶温度T_c则一直随膜厚的减小而逐渐降低.可以认为,结晶聚合物的分子在基板受限作用下,主要是熔融熵的变化导致了熔点的上述变化,而受限条件下的扩散控制结晶使结晶温度降低.