自增强高性能聚合物的成型工艺同力学性能间相关性研究——1.超高分子量聚乙烯的应力诱导结晶理论和其自增强作用

本文发展了一种高分子量聚合物熔融体的应力诱导结晶结构形态模型,它是由微晶聚集体(以下简称微区)-高分子链组网和缠结网的网络结构组成。基于上述模型,把二种网中的单个链组作为独立的统计单元和形变单元,计算了二种网中单个链组的末端距分布函数,进一步计算了二种网和总网的形变自由能。在此基础上,讨论了诱导结晶结晶机理和自增强聚合物网络自由能的依赖性,并着重地研究了超拉伸高聚物的起始熔点拉伸比间的关系。用超高分子量聚乙烯膜和超取向高密度聚乙烯纤维的起始熔点和拉伸比的实验数据进行处理,得到理论予期的近似直线关系,初步验证了聚合物网应力诱导结晶理论。

试样两端固定或松弛态结晶对取向非晶态聚对苯二甲酸乙二酯膜结晶的影响

在研究聚合物的结晶过程中,有时(如在同步辐射法、X-衍射法和红外法的测定中)须将试样两端固定,有时(如研究热处理过程中取向聚合物的尺寸和结构变化)须将试样处于松弛状态。因而研究两端固定或松弛状态对取向聚合物结晶速率和结构的影响引起了人们的兴趣。一些研究结果得出,与松弛状态结晶相比,试样两端固定态结晶使取向聚合物的结晶速率变慢,但有时也出现相反的结果。此外,在上述文献中所用的原始试样都已具有较高的结晶度。为了弄清这一问题,我们用密度、双折射和应力测量等方法对取向程度不同的非晶态PET膜进行了深入和系统的研究。结果表明,试样两端固定与否对结晶速率的影响与试样原始的取向程度有关。

成核剂对应力诱导聚乳酸薄膜结晶的影响

为使PLA薄膜的结晶速度进一步加快,提高PLA薄膜的结晶度,提高薄膜的耐热性和力学强度,研究了成核剂对应力诱导PLA薄膜结晶的影响.利用XRD、DSC、FTIR等表征手段,对PLA薄膜拉伸前后的结晶状态进行了表征.研究表明,简单的引入成核剂,并不能实现成核剂和应力诱导促进PLA结晶的协同作用.相反,成核剂的引入会在很大程度上阻碍应力诱导结晶.即使成核剂在与拉伸温度相同的等温冷结晶过程中能够显著的提高PLA结晶速率,但在应力诱导结晶过程中,成核剂的引入使得拉伸后薄膜结晶度较纯PLA体系拉伸后薄膜明显更低.在相对较低的拉伸温度进行实验,成核剂同样起到阻碍应力诱导结晶进行的作用.同时,实验发现相对较低的拉伸温度,更有利于应力诱导结晶的进行,薄膜在较低温度拉伸后结晶度更高且更稳定.

涤纶HOY结构形成的计算机模拟

在基本纺丝动力学方程的基础上,引入显著的应力诱导结晶作用,运用改进的Euler方法和牛顿二分法,通过计算机求解动力学方程组,模拟涤纶HOY结构的形成过程,获得了纤维结构形成与卷绕速度、质量流量和侧吹风温度的关系。结果表明,增大卷绕速度或减小质量流量,有利于增大纤维的结晶度及双折射,侧吹风温度降低使结晶位置移向喷丝孔方向。计算机模拟的结果与相关文献给出的实验结果吻合良好。

基础理论

20086012聚合纤维的后纺拉伸:有限形变和应力诱导结晶下固态聚合物多级微观力学模型Makradi A.…;Journal of Applied Polymer Science,2006,100(3),p.2259(英)开发出一种聚合物纤维后纺拉伸模型。纤维在卷取辊和拉伸辊之间被拉伸。