磁場(chǎng)作用下聚合物的凝固組織研究.pdf

1、本論文以高密度聚乙烯(HDPE)、等規(guī)聚丙烯(iPP)、間規(guī)聚苯乙烯(sPS)、聚甲醛(POM)以及聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)為研究對(duì)象，采用0.1T～0.3T的直流磁場(chǎng)、交流磁場(chǎng)、10T脈沖磁場(chǎng)及12T強(qiáng)磁場(chǎng)，考察聚合物凝固過(guò)程中結(jié)晶形態(tài)及取向的變化。采用金相顯微鏡、差示掃描量熱法(DSC)、X-射線衍射法(XRD)和紅外光譜法(FT-IR)對(duì)磁場(chǎng)改性前后的結(jié)晶聚合物的結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行了系統(tǒng)地觀察和分析討論，研究結(jié)果如下:
　　

2、高密度聚乙烯(HDPE)在磁場(chǎng)下凝固的組織形貌發(fā)生了明顯的變化，并且結(jié)晶度和結(jié)晶取向隨著施加磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加而增加。在直流磁場(chǎng)下凝固的聚乙烯的片晶厚度明顯增大，片晶間距有小幅增加，形成的球晶尺寸增加;施加交流磁場(chǎng)后，片晶厚度變小，片晶間距也明顯減小。
　　等規(guī)聚丙烯(iPP)在直流、交流和脈沖三種磁場(chǎng)下凝固時(shí)分子鏈易受外磁場(chǎng)的作用而產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極，凝固時(shí)分子鏈構(gòu)象規(guī)整性提高，晶粒沿外加磁場(chǎng)方向擇優(yōu)取向。直流磁場(chǎng)和脈沖磁場(chǎng)下凝固的聚丙烯

3、熔點(diǎn)提高，凝固組織有生成串晶的趨勢(shì);交流磁場(chǎng)方向的周期變化，阻礙了聚丙烯形成完整的串晶結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致了聚丙烯的結(jié)晶度下降，熔點(diǎn)降低。
　　間規(guī)聚苯乙烯(sPS)在直流磁場(chǎng)下凝固的晶型仍為β晶型，晶粒尺寸變小，片晶沿順磁場(chǎng)方向排列，熔點(diǎn)提高以及晶體中β晶型結(jié)晶度增加。這一結(jié)果的產(chǎn)生是由于sPS分子鏈在磁場(chǎng)環(huán)境下改變了堆砌方式，分子鏈沿順磁場(chǎng)方向排列，阻礙了分子鏈折疊彎曲，晶粒的生長(zhǎng)方向受到限制，片晶尺寸減小，形成了漩渦狀的球晶形態(tài)。

4、r>　　聚甲醛(POM)的分子鏈在磁場(chǎng)下克服空間位阻效應(yīng)而更有利于C—O—C對(duì)稱伸縮振動(dòng)，減弱了C—O—C彎曲振動(dòng)，從而減小晶片間增厚阻力，使片晶的厚度和間距增大，晶粒也沿磁場(chǎng)方向取向排列。隨著施加磁場(chǎng)的強(qiáng)度增加，聚甲醛晶體的球晶尺寸、熔點(diǎn)以及晶粒沿磁場(chǎng)方向排列的取向比率都呈上升趨勢(shì)，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到12T時(shí)，在聚甲醛晶體的橫截面上發(fā)現(xiàn)明顯的片晶類(lèi)似漩渦排列的現(xiàn)象。
　　聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)在直流磁場(chǎng)中分子鏈更易于形成反式

5、構(gòu)象，苯環(huán)振動(dòng)增強(qiáng)，熔體更易于結(jié)晶。隨著施加磁場(chǎng)的強(qiáng)度增加，聚甲醛晶體的球晶尺寸以及晶粒沿磁場(chǎng)方向排列的取向比率都呈上升趨勢(shì)，在強(qiáng)磁場(chǎng)的環(huán)境下生成的一排排串晶結(jié)構(gòu)，這一現(xiàn)象未見(jiàn)報(bào)道。
　　綜合本文所研究的聚合物結(jié)晶形貌發(fā)現(xiàn):聚合物的片晶形貌是與分子鏈的結(jié)構(gòu)性質(zhì)有關(guān)的。柔性分子鏈的聚合物結(jié)晶時(shí)，分子鏈沒(méi)有空間位阻可以自由排列，形成了自由彎曲的片晶形貌;而由剛性分子鏈構(gòu)成的聚合物，由于較大的空間位阻效應(yīng)，分子鏈按一定的形式規(guī)則排列，結(jié)

6、晶形成了具有一定的剛性平直結(jié)構(gòu)片晶。
　　比較本文所研究的聚合物在磁場(chǎng)下凝固組織發(fā)現(xiàn):聚合物凝固組織在磁場(chǎng)作用前后的變化程度是由分子鏈的結(jié)構(gòu)決定的。隨著分子鏈基團(tuán)的偶極距增大，磁場(chǎng)的作用就越明顯。分子鏈上沒(méi)有支鏈的聚合物，在整個(gè)分子鏈的折疊結(jié)晶過(guò)程中沒(méi)有空間位阻的影響而依靠主鏈上的分子偶極距來(lái)感應(yīng)外界環(huán)境的變化，外加磁場(chǎng)對(duì)主鏈產(chǎn)生一個(gè)拉伸的作用力，增大了片晶的厚度，使球晶的尺寸增加;而那些帶有側(cè)鏈的聚合物在結(jié)晶過(guò)程中受到磁場(chǎng)作用而