不同脂环族硬段分布的自愈合聚氨酯的制备及性能

以六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和聚碳酸酯二醇-2000(PCDL-2000)为原料,通过控制PCDL-2000和具有线型结构的HDI的配比及加料顺序,制备出2种不同相对分子质量的PCDL,以PCDL-2000及PCDL分别为软段,与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1,4-丁二醇(BDO)进行聚合反应,制备出不同脂环族硬段分布的3种自愈合聚氨酯(PC-PU)及薄膜。采用FTIR、XRD、TGA、AFM、3D超景深显微镜、电子万能试验机对PC-PU和PC-PU薄膜的晶体结构、结晶形态、热稳定性、拉伸性能及自愈合性能进行了表征和测试,探究了其自愈合机理。结果表明,随着软段PCDL的相对分子质量的增加,脂环族硬段分布趋于集中,PC-PU薄膜的结晶度由23.3%增至26.5%,弹性模量由(17.9±1.1) MPa升至(62.7±2.3) MPa,断裂伸长率由1420%±40%降至1060%±50%,拉伸强度则在(18.6±2.5)和(20.5±3.4)MPa之间。基于氢键作用及软段的热运动,PC-PU薄膜的自愈合效率最高可达81.9%±3.3%。

电场和温度对聚合物空间电荷陷阱性能的影响

模拟分子的结构和行为有助于更深刻地分析空间电荷陷阱性能变化的微观机理.利用Materials studio软件建立聚乙烯模型,通过分子链段运动产生的能量和自由体积变化对微观结构和电荷陷阱进行分析.结果表明:温度由298 K逐渐升高至363 K的过程中,聚合物分子热运动加剧导致的滑移扩散现象,使自由体积和陷阱能级在363 K处分别出现1542.07 ~3和0.66 eV的最大值和最小值.然而在Z轴方向施加0.0007 Hartree/Bohr(1 Hartree/Bohr=5.2×10^(11)V/m)电场作用时,由于电致伸缩产生Maxwell应力,使分子链段出现局部有序排列,增大范德瓦耳斯能至-360.18 kcal/mol(1 kcal/mol=4.18 kJ/mol),而自由体积降低了279.77 ~3,导致陷阱能级减小0.45 eV.当363 K和0.0007 Hartree/Bohr联合作用时,聚乙烯的陷阱能级相比同温无电场作用降低0.17 eV.分子模拟结果与实测结果相符.利用分子热运动和电致伸缩效应,初步探讨了材料自由体积和范德瓦耳斯相互作用能变化的微观机理,证实分子链段运动改变了微观结构,从而影响电荷陷阱特性.并且与温度相比,电场作用会使材料产生更低能级的空间电荷陷阱.

溶液特性对聚丙烯腈初生纤维凝聚态形成的影响

运用流变仪表征溶液特性,通过调节单因素凝固牵伸倍数制备不同聚丙烯腈(PAN)溶液的初生纤维,并结合X射线衍射、傅里叶变换红外、热机械分析仪对其进行分析研究。结果表明,凝固相分离过程中,溶液特性(即分子链运动能力)影响着初生纤维凝聚态的形成,相同外场下,分子链运动能力强的溶液形成的初生纤维凝聚态结构更规整,内部分子链类螺旋构象含量和结晶度均较高;溶液特性对凝聚态的作用程度会受到凝固牵伸倍数的影响,但改变凝固牵伸倍数不会改变此作用规律。