流動場下聚合物分子鏈響應與結晶關系的研究.pdf

1、結晶型聚合物在成型過程中往往都要經(jīng)歷復雜流場的作用，這會對聚合物熔體中分子鏈的伸展和取向情況產(chǎn)生影響，從而影響其結晶動力學、晶體結構和晶體形態(tài)等結晶行為。因此，有必要對流動場下聚合物的結晶行為進行充分系統(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誘導結晶的過程并預測流動誘導結晶的結果，但這些結論大多都是基于均勻流場的假設。在通常的加工條件下，處于非線性區(qū)高分子熔體的非線性流動行為會使得分子鏈對流場的響應變得非均勻。而即便是均勻

2、流場，分子鏈對流場的響應也不會宏觀外場完全一致。因此為了更為準確地理解流動誘導結晶的本質(zhì)，有必要對流動誘導結晶實驗中分子鏈對流場的響應進行關注。
　　本論文主要著眼于非均勻流場和均勻流場下分子鏈對流場的響應及其對結晶的影響。通過自主研發(fā)的與×射線聯(lián)用剪切裝置，同時采集聚合物流變信息和結晶過程中結構演化信息，將不同均勻性流場下分子鏈響應與結晶行為相關聯(lián)，得到不同流動模式熔體與結晶之間的關系。同時，針對均勻流場（拉伸流場），結合小角中

3、子散射技術定量描述了鏈變形程度和串晶生成之間的關系。主要結果和結論總結如下:
　　(1)采用交聯(lián)氘/氫聚乙烯共混體系，研究了拉伸場下串晶生成前后分子鏈真實變形情況，結果顯示串晶的形成不需要很大的分子鏈形變，這說明鏈內(nèi)構象并不是影響串晶生成的唯一要素，而鏈內(nèi)構象和鏈間密度耦合才更為關鍵。
　　此外，在拉伸之后的結晶過程中，分子鏈運動行為與樣品所處的拉伸狀態(tài)密切相關。對于拉伸至硬化區(qū)的樣品，體系內(nèi)會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)不會形成周期性高濃度氘代聚乙烯區(qū)域。
　　(2)設計并制造了一臺與X射線聯(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樣品進行剪切并快速降溫至較低溫度進行等溫結晶，將樣品流變性能和結晶行為進行對應，研究不同鏈響應導致的不同流動行為與結晶的關系。
　　(3)使用自主研發(fā)的快速降溫裝置，研究了瞬時和緩慢兩種電機加速方式對樣品流變和結晶行為的影響。實驗結果顯示緩慢加

5、速能夠消除剪切過程中流場的非均勻性，提高分子鏈對流場的響應，使樣品取向度增加，提高流場對聚合物熔體的作用效果。同時，比對不同剪切速率和加速時間樣品的結晶行為發(fā)現(xiàn)，對于不同剪切速率，流動誘導結晶對于加速時間有依賴性。
　　(4)使用快速降溫剪切裝置并結合廣角X射線散射，采用不同剪切速率和加速時間對不同流動模式下聚合物流變和結晶行為進行了研究。結果顯示不同加速模式下分子鏈初始對流場的響應不同會引起熔體解纏結行為出現(xiàn)差異，從而對熔體流變