电子计算机分峰法研究聚丙烯纤维的结构

<正> 结晶聚合物一般常同时含有非晶态与晶态部分,晶态部分有时还同时含有两种或两种以上的晶态。这些结构组分的特性以及它们之间的关系和相对含量对聚合物的物理机械性能有着非常重要的影响。如聚丙烯未拉伸纤维在不同的纺丝条件下可以生成非晶态与α晶态(单钭晶系)、或非晶态与急冷晶态(Smetic)、或非晶态与α晶态和急冷晶态共存的结构。α晶态较稳定,表现出较高的强度,而急冷晶态则较不稳定和较易形     

急冷晶态聚丙烯在热处理过程中结构转变的进一步探讨

<正> 对于急冷晶态聚丙烯在热处理过程中的结构转变,Cailey和Zannetti等都曾作过研究,我们也曾报导过用电子计算机对X衍射曲线的计算分峰法研究这一结构转变的结果。由于对急冷聚丙烯的晶态结构的看法不一致,因此,对这种结构转变的解释也有较大分歧。Cailey等利用红外光谱、差热分析及X衍射等方法对聚丙烯的急冷晶态及退火过程进行研究,认为急冷晶态可能是晶粒很小的六方晶体,退火过程中,小六方晶体转变为单斜晶体。Zannetti等则认为,急冷晶态聚丙烯是一种准晶结构,热     

聚丙烯纤维的X衍射曲线的计算分峰法

本文改进了 Hindeleh等的聚合物非晶态X衍射的表征函数,建立了用于研究聚丙烯纤维结构的计算分峰法。实践表明,它能够成功地应用于同时含有α晶态与非晶态或急冷晶态与非晶态等各种类型的聚丙烯纤维的结构研究。     

不同后处理条件下聚萘二甲酸乙二酯纤维的结构变化

对不同纺速下制得的聚萘二甲酸乙二酯 (PEN)初生纤维进行了冷拉伸、定长热处理和热拉伸等后处理 .通过WAXS、DSC等测试研究了纤维中结构变化与后处理条件之间的关系 .结果表明 ,较低纺速下所制得的无定形初生纤维在低于Tg 温度下的冷拉伸时发生了应力诱导结晶 ,纤维中生成了α晶体 .同样的初生纤维在定长热处理过程中直至 2 0 0℃仍保持无定形结构 .这些结果说明施加应力相对于升高温度对于α晶体的生成更为重要 .而热拉伸样品中结晶结构的形成与初生纤维的结构有很大关系 ,低纺速下无定形初生纤维在热拉伸后形成α晶体 ,而高纺速下主要含有 β晶体的初生纤维经热拉伸后 β晶体会部分转变为α晶体 ,且 β晶转变为α晶的难易程度取决于初生纤维中 β晶的完善程度 ,初生纤维中 β晶越完善 ,热拉伸时 β晶体越不易转变为α晶体     

锦纶—6的晶态变化

锦纶-6有多个晶态。本文利用X-射线衍射方法探讨了纺速、拉伸、热处理对晶态变化的影响。在低速纺下,主要是α、h晶态,在高速纺下,主要是γ晶态;γ晶态对热是稳定的,而h晶态在热处理时可完全转变为α晶态;拉伸可使γ+h晶态转变为α晶态。     

着色剂对锦纶-6结构性质影响

用差示扫描量热法(DSC)和X—射线衍射法,研究了着色剂对锦纶—6(PA—6)热性能和晶态结构的影响。结果表明,可溶性染料影响着色PA—6的熔点,促进PA—6晶态结构中γ晶态的成长。拉伸着色PA—6,总结晶指数不变,(γ+h)晶态中h部分转变为α晶态。松弛热处理能使着色PA—6中无定型结构直接转变为α晶态结构,h晶态全部转化为α晶态,因此热处理的PA—6α晶态和总结晶指数明显增加。     

拉伸对β晶型聚丙烯结构的影响

用DSC法研究了不同拉伸条件对β晶型聚丙烯(β-PP)结构的影响,结合X-射线衍射法探讨了拉伸比,拉伸温度和拉伸速率等对β→α转变及其结晶结构的变化所起的作用。 结果表明提高拉伸温度和拉仲比有利于β→α转变及结晶度的提高。并讨论了拉伸过程中β→α转变机理及影响结晶结构的因素。     

聚酰胺-6纤维拉伸特性的温度-速度换算

本文研究了拉伸温度、速度、高聚物晶型、低聚体及水分等因素对聚酰胺-6纤维拉伸特性的影响。认为纤维冷拉伸过程是结晶不完善部分——非晶区分子链段的运动;稍高于T_g温度拉伸,非晶区和晶区内不规整部分可能结晶;在更高温度拉伸明显地产生再结晶,其时主要是晶区的链段运动。低聚体的存在增加纤维的吸水量,这种增塑作用使聚酰胺-6纤维的T_g和再结晶温度大大下降。不同晶型对非晶区的制约作用不同因此有不同的拉伸特性。α晶型位能最低,结构稳定制约作用最强,较难拉伸;γ晶型位能较高,结构不稳定,较易拉伸且不易再结晶,生产纤维应当控制这种晶型以利于拉伸。应用时-温换算原理处理拉伸等温线与等速线结果得到总曲线;以T_g为参考温度并选择合理的常数得到W.L.F.方程如下: logα_T=-43.3(T_-T_g)/(374.8+T-T_g)利用总曲线可以很方便地力生产选择合理的拉伸工艺条件。     

偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物纤维结构与性能表征

采用熔融纺丝技术制备偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物[P(VDF-HFP)]初生纤维,在90°C下分别拉伸2、4、6倍,用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)、示差扫描量热分析(DSC)、拉伸试验等研究了纤维结晶、热性能、力学性能、弹性回复性能等.结果表明:P(VDF-HFP)纤维晶区主要源于偏氟乙烯(VDF)链段,具有α和β2种晶型;随着拉伸倍数的增大,α晶型转变为β晶型并逐步增加,纤维结晶度提高;拉伸倍数为6倍时,P(VDF-HFP)纤维在氮气氛围下的热分解温度为452.3°C,熔融温度为126.9°C,断裂强度为502.6 MPa,定伸长为20%时,重复拉伸50次的弹性回复率为81%.     

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.     

等规聚丙烯β晶型向α晶型的相转变行为研究进展

等规聚丙烯(iPP)是典型的多晶型半结晶性聚合物,其常见晶型有单斜(α),三方(β),三斜(γ)以及四方或双四方(e),其中稳定性最好的α晶型和处于亚稳态的β晶型工业和经济价值较大,因此二者之间的相转变行为得到了人们的广泛关注.本文综述了近年来β→α-iPP生长相转变的研究进展.在高临界温度(141°C)和低临界温度(100°C)区间内,β-iPP生长速率高于α-iPP,而温度高于141°C,或低于100°C,由于α-iPP在动力学上占优势,β-iPP会发生向α-iPP的生长转变.但由于α-iPP是热力学上最稳定的晶型,β-iPP熔融重结晶过程也会发生β→α-iPP相转变.此外,拉伸形变过程中也会发生β→α-iPP相转变,广泛用于制备聚丙烯气体交换膜、过滤膜或锂电池隔膜等.目前对变形过程中的β→α-iPP相转变机理还存在争议,本文也对2种主要的机理进行了介绍,并对聚丙烯晶型转变行为的研究方向进行了展望.     

薄膜用聚丙烯树脂熔融态PVT行为的研究

利用PVT 10 0分析仪对 5种不同牌号的双向拉伸用聚丙烯 (BOPP)树脂的压力 体积 温度 (PVT)特性进行了测定 ,并利用Tait方程法得出BOPP熔体的热膨胀系数 (α)随温度和等温压缩系数 (β)随压力的变化关系 .研究结果表明 ,在相同条件下 ,牌号为S2 8C的BOPP熔体的热膨胀系数、等温压缩系数和结晶熔融温度分别低于其它牌号 ,因此 ,我们推断S2 8C在冷片形成过程中的体积形变较小 ,可避免由于收缩产生的模片表面缺陷 ,进而减少在后续双向拉伸过程中的破膜现象     

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.     

β型聚丙烯注塑件的分层结构与力学性能

用X-射线衍射仪研究了不加和加成核剂形成不同晶型的三种聚丙烯注塑件的分层结晶结构,获得各层结晶度和β晶型含量(k_β)随皮芯距离的分布规律,测定了试件弯曲、拉伸和冲击性能。发现,纯等规聚丙烯试件主要含α晶型,皮层的结晶度和k_β低于芯层。加有α成核剂的试件仅含有α晶型,皮层的结晶度也低于芯层。加有β成核剂的试件主要含β晶型,皮层的结晶度和k_β值高于芯层。纯聚丙烯试件和β型为主的试件的分层结构中存在α晶和β晶间的转变。与α型聚丙烯相比,β型聚丙烯有较低的屈服强度,却有较高的抗张强度,显示很高的拉伸韧性和延展性,可明显提高室温以及玻璃化温度以下的低温抗冲击性能。     

熔融拉伸法制备聚丙烯微孔膜成孔机理的原位小角X射线散射研究

采用熔融拉伸法制备聚丙烯微孔膜,在避免冷拉会自然回缩和热处理后样品需降温检测等因素对冷拉伸样品影响的情况下,在线研究了冷拉、热定型、热拉过程中样品结构变化.原位小角X射线散射检测与扫描电子显微镜、示差扫描量热仪结合深入研究了不同的冷拉拉伸比对微孔膜片晶和孔洞结构的影响.结果表明不同的冷拉伸比其成孔机理不同,冷拉15%,仅拉伸方向长周期发生微弱的变化,其成孔机理是冷拉产生缺陷,热拉成孔;冷拉30%拉伸主要是将薄弱片晶拉伸转变为不稳定的架桥,热定型阶段部分架桥断裂,竖直方向上产生明显的Streak信号;冷拉40%拉伸方向信号显示实际片晶长周期的增长率小于宏观应变,部分骨架片晶在冷拉阶段已被拉伸破坏成孔.随着冷拉拉伸比增大架桥长度变短,孔径减小,30%是制备微孔膜较合适的冷拉拉伸比.     

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.     

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.     

介质中拉伸时聚丙烯硬弹性纤维的力学性质和形式双折射

聚丙烯硬弹性纤维(HEPP)在拉伸时具有与聚丙烯纤维完全不同的双折射性质。这是由于HEPP纤维在拉伸时产生大量微孔结构的缘故。这一点已被扫描电镜的观察所证实。此外,在浸润性介质(如硅油)中HEPP纤维在拉伸回复时将失去大部分弹性,而在非浸润性介质(如水)中其应力-应变回复曲线基本不变。这些事实也有力地支持HEPP纤维在位伸时确能形成大量的微孔结构。由于浸润性介质渗透到微孔内部从而降低了微孔的表面能,所以其弹性回复率会大大降低。同时,这种微孔结构的存在也必然会引起它的双折射性质的变化。因此必须考虑到形式双折射(△form)的影响。我们用色那蒙补色法在不同的介质中,测定了不同拉伸比时HEPP纤维双折射的变化。结果发现随着介质折射率的增加,不同拉伸比的HEPP纤维的双折射变化都存在一个共同的极大值(η=1.54)。此时介质与纤维的折射率相等,微孔相结构对纤维双折射测定的影响完全消除,△form等于零。     

结晶及拉伸取向对聚对苯二甲酸乙二酯纤维分子运动的影响

用声频共振法在 100—430°K温度范围内研究了结晶及拉伸取向对 PET纤维分子运动的影响。在研究的温度范围内PET出现两个转变,243°K(β_c),354—383°K(α_a)。拉 伸使α_a转变显著移向高温,而β_c转变基本上不随拉伸比改变,这说明PET纤维的拉伸主要改变了非晶区分子链间的相互作用。 根据高柳的力学模型及建议的方法从α_a及β_c转变的损耗模量峯值计算了PET的“结晶度”,说明用密度法测得的结晶度反映了晶区与晶区缺陷部分的总和。     

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。