聚合物結(jié)晶動力學(xué)理論和方法研究.pdf

1、結(jié)晶性聚合物的結(jié)晶過程是在加工成形過程中結(jié)構(gòu)演變的主要過程之一，是決定最終聚集態(tài)結(jié)構(gòu)和制品性能的關(guān)鍵因素。深入研究聚合物的結(jié)晶動力學(xué)理論和方法對聚合物材料的表征和生產(chǎn)工藝過程的制定具有重要的指導(dǎo)意義。 本文用計算機(jī)模擬實(shí)驗方法，模擬了非等溫條件下聚合物的相對結(jié)晶度的導(dǎo)數(shù)隨時間的變化，用常用的非等溫結(jié)晶動力學(xué)模型對實(shí)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理。結(jié)果表明，在不考慮結(jié)晶體內(nèi)部進(jìn)一步結(jié)晶的理想條件下，依據(jù)Evans理論的Ozawa方程可以很好地描

2、述聚合物的非等溫結(jié)晶行為，并可求出Avrami指數(shù)，但由于Ozawa提出的速率函數(shù)F(T)復(fù)雜，難于獲得表征結(jié)晶速率的參數(shù)。Jeziorny模型在形式上能應(yīng)用于非等溫結(jié)晶，但用Jeziorny方程獲得的參數(shù)缺乏明確物理意義，所得Avrami指數(shù)明顯高于模擬實(shí)驗采用值。Kissinger模型不能用于從降溫DSC結(jié)晶曲線獲取結(jié)晶活化能參數(shù)，但能從升溫DSC結(jié)晶曲線近似估算該參數(shù)。 把依據(jù)Avrami基本理論導(dǎo)出的微分方程進(jìn)行擴(kuò)展，可

3、克服Ozawa方程的不足，能很好地用于從不同速率的升溫和降溫DSC曲線獲取結(jié)晶速率參數(shù)，所得參數(shù)能很好的與模擬實(shí)驗采用值相吻合。 本文提出了描述聚合物冷結(jié)晶過程的非等溫動力學(xué)方程，可從一條等速升溫DSC結(jié)晶曲線解析結(jié)晶動力學(xué)參數(shù)，不僅可獲得Avrami指數(shù)、結(jié)晶擴(kuò)散活化能等參數(shù)，還可進(jìn)一步計算出一定溫度范圍的結(jié)晶速率或線生長速率。用計算機(jī)模擬結(jié)晶實(shí)驗和取向聚對苯二甲酸乙二酯(PET)纖維的結(jié)晶實(shí)驗對提出的方程進(jìn)行了驗證，結(jié)果表明

4、該方程可很好地描述聚合物的非等溫結(jié)晶過程。 研究了單軸取向PET纖維的冷結(jié)晶過程，對出現(xiàn)的多重結(jié)晶峰進(jìn)行了參數(shù)解析，得到了Avrami指數(shù)、結(jié)晶擴(kuò)散活化能等結(jié)晶動力學(xué)參數(shù)。根據(jù)這些參數(shù)可估算出一定溫度范圍的結(jié)晶速率參數(shù)。在結(jié)晶過程受擴(kuò)散控制條件下，導(dǎo)出了Avrami指數(shù)與成核方式和結(jié)晶體生長幾何的關(guān)系。根據(jù)對取向非晶PET纖維在結(jié)晶過程中Avrami指數(shù)、結(jié)晶峰位置和峰面積隨拉伸比的變化提出了取向非晶PET纖維在結(jié)晶過程中的結(jié)構(gòu)