β-iPP在PET纖維秀導(dǎo)及受限條件下的形成.pdf

1、本課題是關(guān)于等規(guī)聚丙烯(iPP)在兩種特殊條件下β晶形成的研究。一種是在含有β成核劑(p-NA)的PET纖維表面形成p橫晶,另一種是在受限區(qū)域內(nèi)等溫結(jié)晶時(shí)β晶的形成和轉(zhuǎn)變,實(shí)驗(yàn)中采用多種實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行觀測(cè)分析。
　　 本課題的研究?jī)?nèi)容主要包含兩個(gè)方面:
　　 1.研究iPP在含有β-NA的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(Polyethyleneterephthalate,PET)纖維增強(qiáng)作用下的結(jié)晶情況。Β-NA與PET顆粒按不同的

2、質(zhì)量比均勻混合后,使用由熔融指數(shù)儀改造的紡絲設(shè)備在270℃下熔融紡絲。首先采用帶熱臺(tái)的偏光顯微鏡(POM)觀測(cè)單根纖維增強(qiáng)的iPP復(fù)合體系在消除熱歷史后的非等溫結(jié)晶過(guò)程。之后將紡絲制得的PET纖維剪成短纖維后,分別在200℃的HAAKE混料儀中與iPP基體進(jìn)行復(fù)合。并采用差示掃描量熱儀(DSC),一維廣角衍射儀(WAXD)等研究5wt.％PET纖維增強(qiáng)的iPP復(fù)合材料的結(jié)晶情況和結(jié)晶動(dòng)力學(xué),考察β成核劑含量對(duì)PET纖維/iPP復(fù)合材料的

3、界面和基體結(jié)晶形態(tài)的影響以及對(duì)復(fù)合體系結(jié)晶動(dòng)力學(xué)的影響,并采用掃描電鏡(SEM)等方法對(duì)其結(jié)晶機(jī)理進(jìn)行推理驗(yàn)證。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:PET纖維中β-NA含量較低時(shí)(小于1wt.％),iPP中PET纖維周?chē)纬傻臋M晶層以α晶為主,iPP基體中主要是α球晶:當(dāng)PET纖維中β-NA含量較高時(shí)(大于1wt％),則纖維周?chē)苄纬擅黠@的β橫晶層,通過(guò)WAXD和DSC實(shí)驗(yàn)均可證實(shí)復(fù)合體系中有大量β-iPP存在,并且β-iPP的相對(duì)含量隨著P

4、ET纖維中β-NA的增加而升高。而且復(fù)合材料的在以10℃/min降溫結(jié)晶時(shí),復(fù)合材料的起始結(jié)晶溫度也受到很大的影響。雖然之前對(duì)此復(fù)合體系中β橫晶形成有一定的研究,如Varga等在熔融的iPP中拉伸PET纖維以及閆壽科教授通過(guò)控制纖維的引入溫度來(lái)誘導(dǎo)PET纖維周?chē)纬搔聶M晶,但是這些均是在動(dòng)態(tài)條件下形成β橫晶。本課題中采用的實(shí)驗(yàn)方法在靜態(tài)條件下就可誘導(dǎo)形成β橫晶層,且纖維和β晶的雙重增強(qiáng)作用能得到性能更好的iPP復(fù)合材料。
　　

5、2.利用帶熱臺(tái)的偏光顯微鏡(POM)觀察iPP薄膜在不同溫度下的等溫結(jié)晶過(guò)程,研究其在受限條件下封閉區(qū)域內(nèi)的結(jié)晶情況以及晶型的轉(zhuǎn)變。在我們的研究中,純的iPP薄膜在熱臺(tái)上被兩個(gè)蓋玻片壓成20μm的厚度,然后放到帶熱臺(tái)的POM上,觀察消除熱歷史后的等溫結(jié)晶過(guò)程。在其等溫結(jié)晶初期,形成大量的球晶,通過(guò)球晶的雙折射特征以及之后的熔融驗(yàn)證可以判定這些球晶是α球晶。此時(shí)的熔體處于過(guò)冷態(tài),結(jié)晶后期,長(zhǎng)大的球晶相互接觸碰撞,會(huì)在幾個(gè)相鄰球晶之間形成一

6、個(gè)封閉區(qū)域,此封閉區(qū)域內(nèi)會(huì)形成真空氣泡,并且氣泡會(huì)引發(fā)新的結(jié)晶過(guò)程。在封閉區(qū)域內(nèi)形成的晶體形狀不規(guī)則,且其雙折射特征不同于周?chē)那蚓?經(jīng)熔融驗(yàn)證是β晶。
　　 研究結(jié)果表明:在受限條件下(熔體夾在兩個(gè)玻璃片之間)結(jié)晶時(shí),封閉區(qū)域的熔體在球晶生長(zhǎng)過(guò)程中由于晶體的生長(zhǎng)引起封閉空間體積收縮,形成真空氣泡,從而形成負(fù)的靜壓力。真空氣泡周?chē)膇PP分子鏈在負(fù)壓力的作用下發(fā)生取向,形成α排核,此排核在合適的溫度條件下可以誘導(dǎo)形成β晶(通過(guò)熔