流動(dòng)場(chǎng)下聚合物分子鏈響應(yīng)與結(jié)晶關(guān)系的研究.pdf

1、結(jié)晶型聚合物在成型過(guò)程中往往都要經(jīng)歷復(fù)雜流場(chǎng)的作用，這會(huì)對(duì)聚合物熔體中分子鏈的伸展和取向情況產(chǎn)生影響，從而影響其結(jié)晶動(dòng)力學(xué)、晶體結(jié)構(gòu)和晶體形態(tài)等結(jié)晶行為。因此，有必要對(duì)流動(dòng)場(chǎng)下聚合物的結(jié)晶行為進(jìn)行充分系統(tǒng)的研究。盡管目前有許多理論能夠定量或半定量地描述流動(dòng)誘導(dǎo)結(jié)晶的過(guò)程并預(yù)測(cè)流動(dòng)誘導(dǎo)結(jié)晶的結(jié)果，但這些結(jié)論大多都是基于均勻流場(chǎng)的假設(shè)。在通常的加工條件下，處于非線(xiàn)性區(qū)高分子熔體的非線(xiàn)性流動(dòng)行為會(huì)使得分子鏈對(duì)流場(chǎng)的響應(yīng)變得非均勻。而即便是均勻

2、流場(chǎng)，分子鏈對(duì)流場(chǎng)的響應(yīng)也不會(huì)宏觀(guān)外場(chǎng)完全一致。因此為了更為準(zhǔn)確地理解流動(dòng)誘導(dǎo)結(jié)晶的本質(zhì)，有必要對(duì)流動(dòng)誘導(dǎo)結(jié)晶實(shí)驗(yàn)中分子鏈對(duì)流場(chǎng)的響應(yīng)進(jìn)行關(guān)注。
　　本論文主要著眼于非均勻流場(chǎng)和均勻流場(chǎng)下分子鏈對(duì)流場(chǎng)的響應(yīng)及其對(duì)結(jié)晶的影響。通過(guò)自主研發(fā)的與×射線(xiàn)聯(lián)用剪切裝置，同時(shí)采集聚合物流變信息和結(jié)晶過(guò)程中結(jié)構(gòu)演化信息，將不同均勻性流場(chǎng)下分子鏈響應(yīng)與結(jié)晶行為相關(guān)聯(lián)，得到不同流動(dòng)模式熔體與結(jié)晶之間的關(guān)系。同時(shí)，針對(duì)均勻流場(chǎng)（拉伸流場(chǎng)），結(jié)合小角中

3、子散射技術(shù)定量描述了鏈變形程度和串晶生成之間的關(guān)系。主要結(jié)果和結(jié)論總結(jié)如下:
　　(1)采用交聯(lián)氘/氫聚乙烯共混體系，研究了拉伸場(chǎng)下串晶生成前后分子鏈真實(shí)變形情況，結(jié)果顯示串晶的形成不需要很大的分子鏈形變，這說(shuō)明鏈內(nèi)構(gòu)象并不是影響串晶生成的唯一要素，而鏈內(nèi)構(gòu)象和鏈間密度耦合才更為關(guān)鍵。
　　此外，在拉伸之后的結(jié)晶過(guò)程中，分子鏈運(yùn)動(dòng)行為與樣品所處的拉伸狀態(tài)密切相關(guān)。對(duì)于拉伸至硬化區(qū)的樣品，體系內(nèi)會(huì)有周期性高濃度氘代聚乙烯區(qū)域的

4、產(chǎn)生。相反的，拉伸程度較弱的樣品體系內(nèi)不會(huì)形成周期性高濃度氘代聚乙烯區(qū)域。
　　(2)設(shè)計(jì)并制造了一臺(tái)與X射線(xiàn)聯(lián)用具有快速降溫功能的剪切裝置，該裝置的快速降溫的功能使得我們能夠在高溫對(duì)樣品進(jìn)行剪切并快速降溫至較低溫度進(jìn)行等溫結(jié)晶，將樣品流變性能和結(jié)晶行為進(jìn)行對(duì)應(yīng)，研究不同鏈響應(yīng)導(dǎo)致的不同流動(dòng)行為與結(jié)晶的關(guān)系。
　　(3)使用自主研發(fā)的快速降溫裝置，研究了瞬時(shí)和緩慢兩種電機(jī)加速方式對(duì)樣品流變和結(jié)晶行為的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示緩慢加

5、速能夠消除剪切過(guò)程中流場(chǎng)的非均勻性，提高分子鏈對(duì)流場(chǎng)的響應(yīng)，使樣品取向度增加，提高流場(chǎng)對(duì)聚合物熔體的作用效果。同時(shí)，比對(duì)不同剪切速率和加速時(shí)間樣品的結(jié)晶行為發(fā)現(xiàn)，對(duì)于不同剪切速率，流動(dòng)誘導(dǎo)結(jié)晶對(duì)于加速時(shí)間有依賴(lài)性。
　　(4)使用快速降溫剪切裝置并結(jié)合廣角X射線(xiàn)散射，采用不同剪切速率和加速時(shí)間對(duì)不同流動(dòng)模式下聚合物流變和結(jié)晶行為進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示不同加速模式下分子鏈初始對(duì)流場(chǎng)的響應(yīng)不同會(huì)引起熔體解纏結(jié)行為出現(xiàn)差異，從而對(duì)熔體流變