幾種脂肪族聚酯共混物形態結構與結晶行為研究

《幾種脂肪族聚酯共混物形態結構與結晶行為研究》是依託北京化工大學，由李慧慧擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：幾種脂肪族聚酯共混物形態結構與結晶行為研究
• 依託單位：北京化工大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李慧慧

項目摘要

選擇PBS、PEA和PBA等結構相似的脂肪族聚酯，利用DSC和顯微鏡研究其共混體系的相容性；利用顯微技術、散射技術、光譜分析等研究分步結晶時，不同條件下高熔點組分（HTC）的結晶過程以及該過程誘導相分離行為，揭示低熔點組分（LTC）熔體或過冷熔體對HTC結晶的影響以及誘導相分離引起的LTC熔體分布，研究相分離導致的LTC聚酯不同於本體的結晶行為和晶態形態。在此基礎上，利用螢光顯微鏡研究HTC結晶溫度範圍內LTC的擴散行為，結合HTC的晶體生長速率，定量分析描述結晶誘導的球晶間、片晶間和晶纖間相分離過程，揭示不同相態和晶態結構的形成、發展與演變機制，特別是兩組分片晶間相分離時的環帶球晶結構，研究此時LTC組分的受限及協同結晶規律。並研究不同相態結構和晶態結構對材料力學性能的影響。

結題摘要

本項目以PBS（聚丁二酸丁二醇酯）與PVDF(聚偏氟乙烯)組成的熔體相容的結晶/結晶聚合物共混體系為研究模型體系。以光學顯微鏡和原子力顯微鏡為主要研究手段，在不同的尺度上研究了體系形態結構的發展、生長動力學以及這些因素與體系力學性能之間的關係。研究發現：PBS組分對高熔點組分PVDF的結晶結構與形態的演變有影響。高溫下有少量PBS 被排斥到PVDF 球晶的邊緣和球晶之間，PBS 的加入顯著地增大了PVDF的 alpha和γ 相晶體的折射強度以及PVDF 的環帶周期。在PBS 為富相的共混物中，兩組分形成球晶間相分離結構，PVDF 形成大的孤立球晶。低溫結晶的PBS 組分在PVDF 球晶間和球晶內呈現出不同的生長速率。在低溫結晶時，無論含量多少，PVDF 晶體首先充滿整個空間，這使得隨後結晶的PBS 組分分布在PVDF 片晶之間和球晶的纖維束之間。PBS 在環帶基底和非環帶基底的PVDF 中生長行為不同，反映出預先存在的PVDF晶體對PBS 的生長起到很大影響。力學測試表明，共混物的力學性能強烈的依賴於共混物的組成和PVDF 的結晶溫度。這種現象可以從微觀形貌的角度來解釋。PBS 在PVDF 基底的受限結晶行為時我們發現，PBS 的結晶微區在高溫形成的PVDF 基底中呈橢圓形的生長外形，而在低溫形成的PVDF 基底中呈圓形的生長外形，生長並穿越許多PVDF 球晶。PBS的受限生長動力學表明PBS 的生長速率隨著PBS 含量的增大和結晶溫度的降低而增大。當PVDF 在高於145 ºC 結晶時，PBS 生長速率隨著PVDF 的結晶溫度降低而降低；當PVDF 低於145 ºC 結晶時，50/50 和30/70 共混物中PBS 的生長速率呈現相反的變化趨勢。這種動力學行為的不同不能歸結為前人提出的“邊界效應”，而是與PVDF 基底的片晶組織結構有關。研究發現PVDF 基底中熔融口袋區域的內部連通性是決定PBS 在其中受限生長的重要因素。