聚醚醚酮及聚醚醚酮-碳富勒烯復合體系在高壓下結(jié)晶行為的研究.pdf

1、對于聚合物體系高壓行為的研究，可以獲得常壓無法獲得的聚合物結(jié)構(gòu)、形態(tài)和性能方面的信息，為其高壓下的成型加工提供必要的理論基礎(chǔ)。聚醚醚酮(PEEK)-直被作為一種重要的戰(zhàn)略性國防軍工材料，而碳富勒烯如C60則是一類新興的、具有特異性能的納米碳材料。但國內(nèi)外卻至今仍無關(guān)于PEEK/C60納米復合材料體系的制備與性能研究的報道，而且，就聚合物/富勒烯納米復合材料而言，研究者們僅僅對其常壓處理條件下的性能進行了一些探索，至今缺乏其高壓行為的研究

2、數(shù)據(jù)。
　　本文系統(tǒng)調(diào)查了PEEK的高壓本體結(jié)晶行為，制備了C60總體分散均勻良好的PEEK/C60納米復合材料，并研究了C60的引入對PEEK高壓結(jié)晶行為改變的效果，同時探索了高壓結(jié)晶及C60對PEEK熱穩(wěn)定性的影響。另外，通過改進的選擇性蝕刻技術(shù)，細致地觀察了PEEK及PEEK/C60體系中的高壓結(jié)晶晶體形貌。獲得的主要結(jié)果如下：
　　1.200-1000MPa范圍內(nèi)的高壓結(jié)晶并未使PEEK晶體產(chǎn)生新的晶體結(jié)構(gòu)，其對應(yīng)晶

3、型仍為正交晶系，并且折疊鏈片晶仍為高壓PEEK球晶的亞結(jié)構(gòu)單元。通過高壓結(jié)晶的方法，獲得了呈現(xiàn)出不同形態(tài)特征的PEEK球晶體，特別是其中一類與樹枝狀晶體共同生長的獨特橢球形晶體。形態(tài)學觀察表明橢球形晶體由樹枝狀晶體演化而來，兩者互為球晶生長過程的前后關(guān)系，樹枝狀晶體為生長過程的前期階段，而橢球形晶體為生長過程的后期階段。另外，蝕刻實驗證實高壓結(jié)晶可極大改善PEEK材料的耐腐蝕性能。并且，SEM在高壓PEEK樣品中觀察到小晶塊的存在和完善

4、，表明單相體系的剛性鏈聚合物的高壓結(jié)晶過程與Strobl提出的模型相吻合。
　　2.通過簡單而環(huán)保的物理機械混合法，制備出C60整體分散性均勻良好的PEEK/C60納米復合材料。TEM觀察表明，PEEK及C60達到了納米級別的混合，同時也觀察到C60的團聚現(xiàn)象，而且，隨著C60含量的增加，團聚體尺寸也隨之增加，但其團聚尺寸均在100nm以下。另外，實驗過程顯示，與物理機械混合法相比，溶液沉淀法制備的PEEK/C60復合體系熱穩(wěn)定性

5、過差，同時也意外地發(fā)現(xiàn)C60的引入可加速PEEK在二氯乙酸中的溶解。
　　3.C60的引入對PEEK球晶生長的誘導作用具有多樣性，與PEEK高壓結(jié)晶所形成的常規(guī)球晶不同，C60可誘導PEEK在高壓下生長出多種多樣的奇特晶體形態(tài)。PEEK/C60復合體系在高壓結(jié)晶過程中形成了大量的的樹枝狀球晶體，而且隨著結(jié)晶壓力、溫度的不同，樹枝狀晶體的形貌結(jié)構(gòu)也有所變化，形態(tài)觀察表明，在相對較低的壓力下，構(gòu)成球晶的樹枝晶體的都是由花蕊狀的芽孢晶體

6、所演變而來。在高壓PEEK/C60復合體系的晶體形貌觀察中，還發(fā)現(xiàn)了一類非常特殊的螺旋狀球形晶體：晶片或?qū)ΨQ于中軸線而分別向兩邊螺旋生長，或沿著順時針方向螺旋生長。結(jié)晶溫度對PEEK/C60復合體系中球晶在高壓下的生長過程具有較大影響：較低溫度下生長的球晶分支較為密集，且晶片細小，而較高溫度下生長的球晶則分支較為稀疏，且晶片粗大。隨著壓力的增加，PEEK/C60復合體系的晶體結(jié)構(gòu)變得更為開放，而且其樹枝狀晶體的分支較為稀疏。
　　

7、4.適當?shù)母邏禾幚砜梢栽谝欢ǔ潭壬细纳芇EEK的熱穩(wěn)定性，但結(jié)晶溫度及結(jié)晶時間對PEEK高壓結(jié)晶試樣熱穩(wěn)定性的影響非常顯著，結(jié)晶溫度越高，以及在高溫下的結(jié)晶時間越長，PEEK的降解程度越大，導致PEEK高壓結(jié)晶試樣的熱穩(wěn)定性就越差。研究過程中觀察到了具備不同形態(tài)特征的球晶結(jié)構(gòu)，其中包括處于束狀結(jié)構(gòu)階段的球晶、帶有淬火環(huán)的成熟球晶以及互穿纖維結(jié)構(gòu)的球晶。
　　5.C60的引入使得PEEK體系的熱穩(wěn)定性降低，而且PEEK/C60復合體