β-iPP在PET纖維秀導及受限條件下的形成.pdf

1、本課題是關于等規聚丙烯(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,另一種是在受限區域內等溫結晶時β晶的形成和轉變,實驗中采用多種實驗方法進行觀測分析。
　　 本課題的研究內容主要包含兩個方面:
　　 1.研究iPP在含有β-NA的聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethyleneterephthalate,PET)纖維增強作用下的結晶情況。Β-NA與PET顆粒按不同的

2、質量比均勻混合后,使用由熔融指數儀改造的紡絲設備在270℃下熔融紡絲。首先采用帶熱臺的偏光顯微鏡(POM)觀測單根纖維增強的iPP復合體系在消除熱歷史后的非等溫結晶過程。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基體進行復合。并采用差示掃描量熱儀(DSC),一維廣角衍射儀(WAXD)等研究5wt.％PET纖維增強的iPP復合材料的結晶情況和結晶動力學,考察β成核劑含量對PET纖維/iPP復合材料的

3、界面和基體結晶形態的影響以及對復合體系結晶動力學的影響,并采用掃描電鏡(SEM)等方法對其結晶機理進行推理驗證。
　　 實驗結果表明:PET纖維中β-NA含量較低時(小于1wt.％),iPP中PET纖維周圍形成的橫晶層以α晶為主,iPP基體中主要是α球晶:當PET纖維中β-NA含量較高時(大于1wt％),則纖維周圍能形成明顯的β橫晶層,通過WAXD和DSC實驗均可證實復合體系中有大量β-iPP存在,并且β-iPP的相對含量隨著P

4、ET纖維中β-NA的增加而升高。而且復合材料的在以10℃/min降溫結晶時,復合材料的起始結晶溫度也受到很大的影響。雖然之前對此復合體系中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控制纖維的引入溫度來誘導PET纖維周圍形成β橫晶,但是這些均是在動態條件下形成β橫晶。本課題中采用的實驗方法在靜態條件下就可誘導形成β橫晶層,且纖維和β晶的雙重增強作用能得到性能更好的iPP復合材料。
　　

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

6、個封閉區域,此封閉區域內會形成真空氣泡,并且氣泡會引發新的結晶過程。在封閉區域內形成的晶體形狀不規則,且其雙折射特征不同于周圍的球晶,經熔融驗證是β晶。
　　 研究結果表明:在受限條件下(熔體夾在兩個玻璃片之間)結晶時,封閉區域的熔體在球晶生長過程中由于晶體的生長引起封閉空間體積收縮,形成真空氣泡,從而形成負的靜壓力。真空氣泡周圍的iPP分子鏈在負壓力的作用下發生取向,形成α排核,此排核在合適的溫度條件下可以誘導形成β晶(通過熔