Hoe beïnvloed die vulstof die kristallisasiegedrag van die polimeer?

Die ontdekking in die 1980's van die uitstekende eienskappe van nylon 6/klei-komposiete het gelei tot baie navorsing oor gevulde polimeer-komposiete en 'n hernieude begrip van die rol van vulstowwe in polimere. Hier is 'n blik op die effek van vulstowwe op die kristallisasiegedrag van polimere.

Invloed van vulstowwe op die kristalmorfologie van polimere

Die byvoeging van vulstowwe beïnvloed die kristallyne morfologie van die polimeer:

Kristallyne polimere vorm verskillende kristallyne vorms onder verskillende kristallisasietoestande, en sferiese kristalle is een van die mees algemene kenmerkende vorme van polimeerkristallisasie. Onder normale vorm- en verwerkingstoestande vorm kristallyne polimere gewoonlik sferiese kristallyne vorms.

Die byvoeging van vulstowwe speel 'n rol in heterogene nukleasie en verfyning van korrels:

Groot en yl sferiese kristalle word klein en kompak, en die verfyning van sferiese kristalle en die verbetering van materiaaltaaiheid is voordelig en kan 'n effektiewe metode wees vir die verharding van polimere.

Die versoenbaarheid van die vulstof met die harsmatriks het ook 'n effek op die kristallyne morfologie:

Byvoorbeeld, Qiao Fang et al. het bevind dat die georganiseerde montmorilloniet die sferiese kristalstruktuur van nylon 6 vernietig, hoofsaaklik omdat die nylon 6-molekules 'n sterk koppelingseffek met die georganiseerde montmorillonietdeeltjies het, sodat die beweging van nylon 6-molekulêre kettingsegmente in die kristallisasieproses belemmer word, en dit moeilik is om in 'n simmetriese en gereelde rangskikking langs die radiale rigting te groei, sodat die kristallisasiegroeiproses belemmer word en sodoende onvolledige kristalle gegenereer word.

Tydens die gietproses van veselagtige polimeerkomposiete kan die vesels 'n nukleasierol speel en die sferiese kristalle het nie meer die toestande vir driedimensionele groei tydens die groeiproses nie, wat dan die vorm van kolomvormige groei aanneem, d.w.s. georiënteerde eendimensionele groei wat transversale kristalle produseer.

Voorbeelde:

Nukleeringsmiddels is 'n klas stowwe wat die kristallisasiegedrag van harse kan verander en die mikroskopiese morfologie van polimere kan verander om hulle nuwe eienskappe en funksies te gee, en is 'n warm onderwerp van huidige navorsing tuis en in die buiteland.

Werkingsmeganisme: In die gesmelte toestand, soos die nukleeringsmiddel die vereiste kerne verskaf, verander die polimeer van homogene nukleasie na heterogene nukleasie, wat die kristallisasietempo versnel en die korrelstruktuur verfyn, en ook die rigiditeit van die produk verbeter.

Nukleeringsmiddels kan hoofsaaklik verdeel word in anorganiese nukleeringsmiddels, organiese nukleeringsmiddels en polimeernukleeringsmiddels. Nanopartikel-nukleeringsmiddels het 'n gewilde plek geword vir navorsing oor nukleeringsmiddels vanweë hul talle aktiewe sentra op die oppervlak, wat nou met die substraat gebind kan word en beter versoenbaar is, en die deeltjies word nie maklik van mekaar losgemaak wanneer hulle aan eksterne kragte onderwerp word nie.

Effek van vulstowwe op polimeerkristallisasiekinetika

Die polimeerkristallisasieproses bestaan ​​uit twee stadiums: nukleasie en groei. Die Avrami-vergelyking word gewoonlik gebruik om die isotermiese kristallisasieproses van polimere te beskryf, en deur die Avrami-indeks n en die kristallisasietempokonstante K te vind, kan die groeimeganisme van kristalle en die groeitempo afgelei word.

Mucha M et al. het in hul studie van die kristallisasiekinetika van koolstofswartgevulde PP bevind dat daar 'n tweestap-kristallisasieverskynsel was: in die vroeë stadium van kristallisasie wat verband hou met die heterogene nukleasie van PP, het nukleasie op die oppervlak van koolstofswartdeeltjies geen botsing van kerne plaasgevind in die vroeë stadium van kristallisasie nie en groei was nie beperk nie; gevolg deur 'n stadige kristallisasiestadium waar die groeikoers vertraag is deur wedersydse botsing tussen kristalle. In die vroeë stadium van kristallisasie was n ongeveer 2.0, terwyl n in die latere stadium van kristallisasie ongeveer 3.0 was. Daar is ook gevind dat die byvoeging van verskillende hoeveelhede koolstofswart verskillende effekte op die waardes van K en n gehad het. By dieselfde kristallisasietemperatuur het die waarde van K toegeneem met die toename van koolstofswartbyvoeging.

Volgens die Avrami-vergelyking moet die n-waarde 'n positiewe heelgetal kleiner as of gelyk aan 4 wees. In die praktyk is die n-waarde van die kristallisasieproses van polimere gewoonlik 'n desimale getal en blyk gelyk aan 5 te wees, wat aandui dat die werklike kristallisasieproses van die Avrami-vergelyking afwyk en die verskynsel van sekondêre kristallisasie of sferiese kristalbotsing voorkom.

Kristallynse struktuurmodel van gevulde polimere

In onlangse dekades het teorie en eksperimente ten volle gedemonstreer dat daar inderdaad 'n oorgangsone is tussen die kristallyne en amorfe streke van kristallyne ... polimere, d.w.s. 'n tussenlaag, genaamd die kristallyne – amorfe tussenfase.

Die effek van talk op die struktuur van die kristallyne gebied, amorfe gebied en intermediêre fase van lae-digtheid poliëtileen (LDPE) is geanaliseer deur dinamiese tweedimensionele infrarooi spektroskopie. Die resultate toon dat die byvoeging van talk sekere veranderinge in die kristallyne struktuurmodel van LDPE teweegbring, en die gevolgtrekking is dat talk nou verbind is met die kristallyne gebied, maar nie met die amorfe fase nie, wat lei tot die afgeleide strukturele skema.

Die studie van die effek van vulstowwe op die kristallisasiegedrag van polimere kan lei tot 'n beter begrip van die kristallisasiemeganisme en kristallisasiemodel van kristallyne polimere. Boonop kan die kristallisasiegedrag van die gevulde polimere die eienskappe van die komposiete direk beïnvloed, dus moet hieraan aandag gegee word.

Alhoewel daar wel vordering gemaak is in die studie van die effek van vulstowwe op die kristallyne eienskappe van polimere, is daar steeds 'n relatiewe gebrek aan meer diepgaande, sistematiese en gedetailleerde studies, en indien hierdie aspek gesistematiseer kan word, behoort dit te lei tot 'n hoër vlak van navorsing in materiaalvoorbereiding en -eienskappe.