不同预时效挤压态Mg−Gd−Y−Zn−Zr合金的再结晶行为和强化机制

通过控制预时效时间制备3种不同状态的试样,研究不同预时效状态对挤压态Mg−9.5Gd−4Y−2.2Zn−0.5Zr(质量分数,%)合金的动态再结晶行为(DRX)和性能的影响。结果表明,欠时效挤压(UAE)样品的细晶体积分数为17.4%,而峰时效挤压(PAE)和过时效挤压(OAE)样品的细晶体积分数分别达到89.7%和50.4%。在晶粒内部和晶界处分布的致密、细小的β颗粒相通过粒子激发形核机制显著提高了形核位点和位错密度。然而,致密针状γ'相抑制位错滑移,延迟DRX形核。PEA和OAE样品中细小晶粒的差异归因于原始颗粒相的数量和尺寸的不同,而其拉伸性能的差异归因于不同的显微组织。由于晶界强化和析出强化机制的贡献更大,PAE样品具有更优异的拉伸性能。

轧制态TiZrNbSn合金的再结晶行为

首先对冷轧态Ti-49Zr-21Nb-1.0Sn(TZNS1.0)合金分别在600、650、700、750、800和850℃进行再结晶退火处理10、20、30、60、90和120 min,随后采用光学显微镜(OM)和电子背散射衍射(EBSD)技术分析了热处理后合金的组织演变,计算了合金的再结晶激活能,建立了其再结晶动力学模型。结果表明:随着退火温度的升高,TZNS1.0合金的再结晶形核孕育时间缩短,β晶粒经历了回复、再结晶形核和长大阶段。随着退火时间的增加,合金的晶粒尺寸增大,但长大速度逐渐减小。TZNS1.0合金在750℃再结晶退火后,仅少数区域发生再结晶,大部分区域仍为变形组织,并存在许多小角度晶界、高密度位错和轧制织构。在800℃退火后,再结晶区域呈现大角度晶界,轧制织构和高密度位错被消除。退火温度进一步升高到850℃时,再结晶过程全部完成,合金晶粒明显长大。TZNS1.0合金的再结晶激活能为67.45 kJ/mol,850℃退火处理时,合金的再结晶动力学方程为x=1-e^(-0.05t 0.9)。

含氟废水中氟化钙颗粒结晶行为及其可浮性研究

为解决氟资源加工利用过程中的环境污染问题,并提高含氟废水中氟资源的综合利用率,系统研究了含氟酸性废水中形成的氟化钙结晶颗粒的沉降行为和粒度特征,探索了氟化钙结晶颗粒的浮选特性,并结合Visual MINTEQ软件模拟氟化钙化学沉淀形成过程,利用XRD表征结晶颗粒的物相组成,采用Zeta电位测试分析Na OL与氟化钙颗粒的作用机理。研究结果表明:用氯化钙处理含氟酸性废水时,在强酸条件下,无法形成氟化钙结晶颗粒;在p H>5时,能获得稳定的氟化钙结晶沉淀产物,且废水中F^(-)浓度越高,结晶颗粒数量越多,粒度越大,所获得氟化钙结晶纯度高,几乎不含其他杂质;油酸钠在p H为5~9时,能够吸附在氟化钙结晶颗粒表面,使其具备良好的可浮性,且油酸钠用量与废水中F^(-)浓度呈等比例关系,浮选回收效果良好。该研究结果可为处理含氟废水和回收氟化钙资源提供理论参考。

PA 6/PA 612共混双向拉伸膜的制备及结晶行为研究

以质量比8020的尼龙6(PA 6)和尼龙612(PA 612)共混制备PA 6/612流延膜,再经纵向和横向拉伸制得PA 6/612双向拉伸膜,考察共混膜的力学性能、熔融结晶行为、微观形貌、结晶结构,并采用Jeriorny修正的Avrami方程、Ozama方程及莫志深方法分析共混膜的非等温结晶动力学。结果表明:PA 6/612双向拉伸膜的纵向、横向抗拉强度分别为249,244 MPa,透光率为92%,雾度为5%,表现出优异的透明性和力学性能;PA 6/612流延膜的结晶温度和起始结晶温度分别为182.2℃和188.1℃,相对于纯PA 6和纯PA 612向低温方向移动,结晶能力降低;PA 6/612流延膜等温结晶过程的晶体为条带状,无黑十字消光图案,晶体尺寸较PA 6、PA 612流延膜小;PA 6/612流延膜以结构不稳定的β晶为主,含有少量α晶和γ晶,有利于双向拉伸;PA 6/612流延膜的Ozama指数在3.5~4.4,表现为三维球状生长的均相成核机理。

1-丁烯/丙烯共聚物的合成及结晶行为

使用最新开发的负载型Ziegler-Natta催化剂合成1-丁烯/丙烯共聚物,催化剂活性可达9 kg/(g·h)以上。采用13C NMR,IR,XRD,DSC等方法对所得共聚物的组成、链结构和结晶行为进行表征。实验结果表明,1-丁烯/丙烯共聚物中连续排列的丙烯单元结构含量少,IR谱图和XRD谱图中未出现聚丙烯晶体对应的特征峰,表明丙烯很好地参与了共聚反应;^(13)C NMR谱图分析计算结果表明,共聚物中丙烯含量为3.3%~18.9%(x)。在实验条件范围内,共聚单体丙烯的引入可加速共聚物由晶型Ⅱ向晶型Ⅰ转变,当丙烯含量不低于7.8%(x)时,晶型Ⅱ在48 h内基本转变为晶型Ⅰ(占比不低于96.2%);当丙烯含量不低于12.6%(x)时,晶型Ⅱ在24 h内基本转变为晶型Ⅰ(占比不低于96.1%)。

复配成核剂改性尼龙6的结晶行为和力学性能

本文使用芥酸酰胺与褐煤蜡酸钙成核剂(TMN-102)复配制备复配型成核剂(TMN-102E)以期达到促进TMN-102在尼龙6(PA6)中的分散并研究了复合体系的结晶行为和力学性能。结果表明,TMN-102与芥酸酰胺的复配未改变TMN-102的分子结构。TMN-102可以显著加快PA6的等温和非等温结晶速率,在同一降温速率下的结晶温度和结晶度随着TMN-102的添加而提高。同时,随着TMN-102的添加,样品的非等温结晶活化能降低。这说明TMN-102可以作为PA6的有效成核剂提高其结晶性能。另外,与TMN-102E在PA6基体中的分散性大幅改善,这一改善也使其拥有比TMN-102更优异的成核效果。最后,TMN-102的添加可以通过提高PA6晶体完善程度的方式提高其缺口冲击强度和拉伸强度,且随着TMN-102E在PA6基体中均匀分散这一提高更加明显。

聚对苯二甲酸乙二醇酯结晶行为改性的研究进展

本文从聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)分子链结构带来的结晶行为特性出发,介绍了目前国内外在PET结晶行为改性领域的研究进展,主要涉及共聚改性、共混改性、扩链反应改性、加工条件改性、多种协同作用改性等方面。其中,共聚改性可通过柔性链段的引入改变PET分子链的规整性,使其聚集态结构更加稳定,但其制备流程的复杂性限制了其在实际生产中的应用。共混改性可通过异相成核的方式改善PET的结晶行为,但其与PET界面相容性较差的问题仍对改性具有一定的局限性。扩链反应改性后的PET具有优异的结晶性能,但其对力学性能可能造成不利影响。加工条件改性虽没有额外化学品的添加,但其宏观性能的改变限制了PET的应用范围。多种协同作用改性通过优势互补使得PET的结晶性能得到了一定的提高,但其复杂的作用机理仍有待明确。最后,指出目前PET改性方法和改性剂应用和发展存在的问题,并对优化改性PET专用助剂的发展方向进行了展望。

液晶高分子薄膜的热处理及结晶行为

为探究液晶高分子(LCP)薄膜在热处理过程中结晶行为,利用差示扫描量热(DSC)仪对LCP薄膜进行热处理,考察了在不同热处理条件下LCP薄膜熔点和熔融焓的变化,并分析其结晶转变。非等温结晶实验结果表明LCP薄膜熔融后的再结晶快过程难以避免,且形成新晶体的熔融特征与降温速率无关。等温结晶实验结果表明慢过程无法完全抑制快过程,且LCP薄膜经慢过程形成新晶体的温度上限为270℃。不同条件的等温热处理实验结果表明,低温段热处理有利于提高熔融焓,熔程上限以下的高温段热处理则更有利于提高熔点,在240℃等温热处理60 min得到最大熔融焓为3.87 J/g,在290℃等温热处理60 min得到最高熔点为306.8℃。通过分峰定性LCP薄膜在不同热处理温度下的结晶趋势,分析得到慢过程中形成新晶体、原晶体生长(包括熔融-再结晶的晶体)与冷却快过程形成新晶体的最佳温度分别为LCP薄膜的结晶温度、熔程下限温度与熔程上限温度。最终,结合LCP薄膜热处理前后的晶体结构模型,总结LCP薄膜在热处理中的结晶转变,为规模化制备高性能LCP薄膜提供参考。

反式-1,4-聚异戊二烯/天然橡胶共混硫化胶的结晶行为

通过控制反式-1,4-聚异戊二烯(TPI)与天然橡胶(NR)的配比制备了具有温度感应效应的TPI/NR共混硫化胶。研究表明,NR的加入降低了共混胶的X射线衍射峰强度,减小了其结晶焓和结晶度。随NR用量增加TPI/NR硫化胶的拉伸强度减小、扯断伸长率增大,断面颗粒物总体呈增多趋势。NR与TPI的相容性良好,共混胶的填料网络分散均匀,储能模量与损耗因子均随NR用量变化而变化。不同配比的共混胶都存在应力作用下的低温固定、高温回弹效应。加入NR对共混胶中β晶型的抑制作用更大,当其用量为30份(质量)时,共混胶中有X射线衍射峰消失,断面颗粒物最少,交联密度达到最大值。

钙铁助剂对粉煤灰熔融性和结晶行为的影响机理

利用粉煤灰制备高强度无机纤维是实现其高值化利用的重要路径,由于粉煤灰硅铝含量较高,可通过添加钙铁助剂降低均质化过程中原料熔融温度,避免降温拉丝过程中结晶行为。本工作研究了空气气氛下不同含量及比例钙铁助剂对煤灰熔融性及结晶行为的影响机理。结果表明,空气气氛下氧化钙(CaO)与氧化铁(Fe_(2)O_(3))不存在协同助熔效果,CaO的助熔效果优于Fe_(2)O_(3)。高温下Fe_(2)O_(3)未与硅铝组分生成低熔点矿物,而添加CaO有利于将难熔的莫来石转化为钙长石,使得粉煤灰熔点大幅度降低;然而,当CaO添加量超过30%时,生成了大量的钙黄长石,使得粉煤灰熔点迅速升高。降温过程中,铁元素以赤铁矿形式析出,析晶温度相对较低;而钙元素以钙长石形式析出,析晶温度相对较高,不利于无机纤维制备过程中纺丝操作。当CaO含量为32.46%时,粉煤灰熔点最低,且降温过程中无晶体析出,因此,在粉煤灰基无机纤维制备过程中应选择钙基助剂调控熔融性和结晶行为。

透明聚丙烯的结构及结晶行为

采用凝胶渗透色谱仪(GPC)、核磁共振波谱仪(NMR)、X射线衍射仪(XRD)、偏光显微镜(PLM)和差示扫描量热仪(DSC)等分析手段,研究了京博聚烯烃公司生产的透明聚丙烯产品RP340R及市场上进口的同类产品RP344RK的结构、结晶形态和结晶行为。结果表明,RP340R和RP344RK的序列结构接近,均为共聚单体为少量乙烯的无规共聚聚丙烯;晶型均为α晶型,球晶尺寸细化程度明显;随着冷却速率的升高,起始结晶温度、峰值结晶温度均降低,而结晶速率加快。与RP340R相比,RP344RK的相对分子质量分布较宽,非等温冷结晶活化能较小。

硅烷偶联剂对低含量碱式硫酸镁晶须/聚丙烯复合材料的结晶行为及力学性能的影响

选用十六烷基、氨基、环氧基3种不同硅烷偶联剂,先对碱式硫酸镁晶须(MOSw)进行表面处理,再与聚丙烯(PP)熔融共混改性,结合偶联剂的处理、加工工艺、树脂协同复配等技术,制备了低MOSw含量(质量分数仅为3%)的MOSw/PP复合材料,利用场发射扫描电镜、红外光谱、差示扫描量热仪等分析测试手段,探讨了3种硅烷偶联剂对MOSw红外光谱和微观形貌的影响以及对MOSw/PP复合材料的结晶行为、力学性能的影响,并分析了其变化规律及机理。结果表明,3种硅烷偶联剂中,十六烷基硅烷由于—C16H33基团的碳链最长、极性小,对MOSw的分散效果最好,环氧基硅烷次之,氨基硅烷最差;MOSw的加入对PP的结晶起到了阻碍的作用,硅烷偶联剂改性后提高了MOSw的分散性,进一步阻碍了PP的结晶,添加十六烷基硅烷改性晶须的复合材料的结晶度最低,仅为39.3%,与纯PP的结晶度相比下降了14.4%,并且添加十六烷基硅烷、环氧基硅烷改性的MOSw,加快了复合材料结晶速度;经十六烷基硅烷改性的MOSw与PP的结合力最好,基于3%质量分数的MOSw制备的复合材料的性能得到了大幅度的提升,密度仅0.963 g/cm^(3),与纯PP的力学性能相比,弯曲模量提高了116%,达到了2323 MPa,拉伸强度提高了7.8%,缺口冲击强度提高了2.5%,性能好、密度低,可用于制备轻量化的产品。

聚萘二甲酸丁二醇酯结晶行为的研究进展

聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)是一种综合性能优良的芳香族聚酯,有望广泛应用于条件苛刻的航空航天、电子与电气工程、特种包装等领域。由于PBN具有同质多晶行为,通过调控PBN熔融加工过程形成的晶型及其形态,可改善PBN工业制品的力学性能和阻隔性能。对PBN而言,随着结晶条件的改变,可能发生“一步结晶”或“两步结晶”,从而形成不同的晶型和结晶形态,例如β′-晶、α-晶、液晶中间相、由液晶中间相转变的α-晶或多晶态共存。本文综述了近年来有关PBN在不同熔融结晶过程中的结晶行为、晶型、结晶形态及其转变机理,不仅为PBN结晶形态的精准调控提供了理论依据,也为PBN的高性能化提供了一种有效且可行的途径。

纤维级氧化锌抗菌聚酯的结晶行为与流变性能

采用原位聚合法将纳米氧化锌(ZnO)作为抗菌剂引入聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中制备出抗菌PET切片。对比研究了常规PET切片与抗菌PET切片在不同结晶条件下的结晶行为与结晶动力学。ZnO的引入能够促进抗菌PET在较高温度下的成核能力,使得抗菌PET切片的结晶温度明显提升。在不同的降温速率下,抗菌PET切片均具有更强的结晶性能,且Mo方程对于切片的非等温结晶过程具有较好的拟合性。等温结晶动力学结果表明,抗菌PET切片具有更短的结晶时间与更快的结晶速率,其结晶机制几乎未发生改变。比较两种切片的流变性能,发现在285~295℃范围内,相比于常规PET切片,含纳米ZnO的抗菌PET切片的熔体黏度更高,非牛顿指数更低,且其黏度随剪切速率变化更为明显。

HPN-68L成核剂对顺丁橡胶增韧PP材料结晶行为和力学性能的影响

采用物理共混的方法,研究了成核剂HPN-68L对顺丁橡胶(BR)增韧等规聚丙烯(iPP)材料性能的影响。利用广角X射线衍射仪(WXRD)、差示扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜(POM)等测试手段探究了HPN-68L对iPP/BR共混物的结晶行为和力学性能的影响。结果表明,HPN-68L在高温下诱导iPP结晶,并且起到了物理凝胶的作用,HPN-68L的添加使BR在降温过程中由于iPP的凝固化而被限阈均匀地分散在基体中,BR在iPP基体中得到固定从而减小团聚带来的材料性能恶化。当HPN-68L质量分数为0.6%(以iPP、BR、HPN-68L总质量为基准,下同),加入30%顺丁橡胶时,材料的最大冲击强度达到17.216 kJ/m^(2),比纯iPP冲击强度高出236.91%,断裂伸长率由69.23%提高至176.32%。

42CrMoA钢热变形过程动态再结晶行为

目的通过Deform-3D软件模拟42CrMoA钢的热压缩过程,研究在压缩量为60%、变形温度为950~1100℃和应变速率为0.01~10s^(-1)条件下42CrMoA钢再结晶模型的可靠性。方法将热压缩试样沿轴线对半分开,以试样中心和边部位置作为金相观察区,分析42CrMoA钢的热变形行为,将计算得到的动态再结晶临界模型输入Deform-3D软件的前处理模块中,模拟过程的变形参数与实验过程的相同,通过在模拟试样的心部和边部位置进行点追踪,实现模拟结果和实验结果中组织的对比分析。结果在压缩过程中42CrMoA钢真应力的变化受加工硬化和动态软化协同作用影响。随着温度的升高,试样心部和边部的再结晶体积分数均有所上升,且试样心部动态再结晶体积分数大于边部的。模拟结果显示,当温度由1000℃升高至1100℃时,试样心部动态再结晶体积分数由75.6%升高至89.5%,在相同条件下,通过金相观察到试样心部的动态再结晶体积分数由73.2%升高至85.3%。结论基于Johnson-Mehl-Avrami模型改进的Yada再结晶模型可以较好地描述42CrMoA钢的动态再结晶过程,实验结果与模拟结果间的相对误差小于8.35%,验证了动态再结晶模型的准确性。

离子液体对PA6结晶行为与宏观性能的影响

研究了不同浓度离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIM]BF 4)对尼龙6(PA6)基膜宏观力学性能、结晶行为以及热稳定性的影响。实验结果表明,加入少量[BMIM]BF 4离子液体可以明显降低PA6的屈服强度和模量,红外光谱结果显示表明,[BMIM]BF 4中咪唑环上的氢原子与PA6分子中的酰胺基上的氮原子与氧原子形成氢键而削弱PA6分子链的氢键作用。随着[BMIM]BF 4用量的提高,PA6的熔融温度、结晶温度以及热稳定均有所下降,并且PA6样品晶粒尺寸明显减小,结晶更加困难。

硬脂烷醇与米糠蜡配比对葵花籽油凝胶微观结构及结晶行为的影响

为探究硬脂烷醇(SA)和米糠蜡(RW)在油凝胶中的相互作用机制,以不同配比的SA和RW为凝胶剂制备了葵花籽油凝胶,采用差示扫描量热仪(DSC)、低场核磁共振仪和偏光显微镜(PLM)探究不同SA与RW配比对油凝胶热性质、微观结构形态和结晶行为的影响。结果发现:不同油凝胶的固体脂肪含量(SFC)随温度的升高出现二次降低现象;随着SA和RW配比的变化,SA和RW在体系中按熔点高低顺序结晶,在结晶过程中出现共晶现象;RW油凝胶的晶体为棒状或针状结构,SA油凝胶的晶体为片状结构,当SA在凝胶剂中占比增加时,晶体聚集体形态由针状或棒状晶体聚集物转变为针状晶体夹杂小片状晶体的聚集物,再转变为片状晶体夹杂细小针状晶体的聚集物;在20℃下,当SA与RW质量比为1∶9、3∶7、5∶5和7∶3时,油凝胶呈现两步结晶现象,SA与RW质量比为0∶10、9∶1和10∶0时油凝胶呈现一步结晶现象;30℃下,SA与RW质量比为7∶3时油凝胶呈现两步结晶现象,其余油凝胶呈现一步结晶现象。综上,不同配比的SA和RW对油凝胶的影响主要体现在SFC的熔化趋势变化、热性质差异、晶体形态变化和结晶行为的差异上,这些变化是由于在微观结构上两种凝胶剂晶体粒子之间相互作用导致的。

半芳香共聚尼龙改性PA66的结晶行为与性能

为研究不同种类半芳香共聚尼龙改性PA66的结晶行为与性能,通过在PA66树脂中添加了不同种类的半芳香共聚尼龙树脂,对共混物进行了差示扫描量热分析以及力学性能测试,研究了不同种类及含量的半芳香共聚尼龙树脂对合金材料结晶行为和性能的影响。结果表明,不同种类的半芳香共聚尼龙树脂在共混物中的结晶行为及发挥作用时的最佳含量存在差异。随着聚己二酰间苯二甲胺(MXD6)树脂含量的增加,共混物的熔融温度(T_(m))、结晶温度(T_(c))降低,刚性和热变形增强,韧性降低,吸水率降低,密度影响不大。当聚邻苯二甲酰胺(PA6T-6)的质量分数达到树脂组分的40%时,共混物的结晶行为才发生明显变化,其刚性和热变形温度增加,韧性降低。随着PA6T-6含量的增加,共混物的吸水率随之降低,但对密度的影响不大。当聚对苯二甲酰戊二胺(PA5T)的质量分数达到树脂组分的30%时,PA5T才在共混物中发挥作用,韧性降低,吸水率降低。共混物的吸水率随着PA5T含量的增加呈现先降低后增加的趋势,但PA5T添加量的多少对共混物的密度影响不大。当聚对苯二甲酰癸二胺(PA10T)添加质量分数为树脂组分的40%以内时,共混物的Tm,Tc逐渐降低,刚性和热变形温度增加,韧性降低。共混物的吸水率则随着PA10T含量的增加而降低。当PA10T质量分数增加到树脂组分的50%时,吸水率不再降低,刚性和热变形温度不再增加。

苯甲酸锂的合成及其对聚丙烯结晶行为的影响

使用苯甲酸与氢氧化锂为原料,通过中和反应生成苯甲酸锂。将苯甲酸锂添加到聚丙烯(PP)中制备复合材料,采用差示扫描量热仪和偏光显微镜研究其对PP结晶行为的影响,并用Avrami理论研究了成核PP的等温结晶动力学。结果表明,随着添加量的增加,苯甲酸锂细化PP球晶的能力逐步增强,PP的结晶温度也随之提高,添加质量分数为0.30%时比纯PP的结晶温度提高了5.6℃,但是对结晶度的影响不显著。等温结晶动力学的结果表明,苯甲酸锂的加入可以明显缩短PP的结晶时间并且降低结晶所需的活化能。