计算机模拟不同成核方式PET非等温结晶过程

采用Monte Carlo方法模拟了聚对苯二甲酸乙二酯(PET)在不同成核方式下的非等温结晶过程。发现在预先成核方式下,用Ozawa方程处理实验数据获得的Avrami指数n与理论值3一致。在散现成核方式下,当晶核数目随时间线性增加到一定值不再变化时,获得的Avrami指数n介于理论值3和4之间,表明在散现成核条件下,晶核数目随时间变化增长到一定数目后,成核方式开始由散现成核向预先成核转变。

聚丙烯/弹性体复合材料结晶调节机制与性能

高压直流电缆绝缘用聚丙烯虽具有良好的电性能和热稳定性,但是机械强度较差,需要进行改性克服其缺点。该文分析共混改性和热处理两种结晶调节方式。首先,在聚丙烯中共混不同质量分数的弹性体,并对共混物进行热处理,控制非等温结晶过程中冷却速率,得到不同结晶形态的聚丙烯/弹性体共混物。结合物理和电性能测试结果,分析弹性体含量和冷却速率与结晶形态的关系,研究结晶调节对机械性能和直流击穿场强的影响机制与改性效果。实验结果表明,弹性体含量为10%、20%和30%时,受冷却速率影响,结晶时成核方式发生变化,进而影响绝缘性能;弹性体含量为40%时,冷却速率对成核方式的影响减弱,同时,小而密的球晶结构使共混物获得较好机械性能和较高直流击穿场强,在各个冷却速率时击穿场强都能达到160 kV/mm。可知,不同成核方式导致的结晶形态差异是影响聚丙烯/弹性体共混物性能的关键,研究聚丙烯/弹性体共混物的结晶调节机制与性能,对开发用于高压直流电缆绝缘的聚丙烯材料具有重要意义。

碳纳米管改性聚苯硫醚复合材料的等温结晶动力学研究

应用差示扫描量热法(DSC)和Avram i模型分析聚苯硫醚(PPS)/碳纳米管(CNT)复合材料的等温结晶行为,分别考察了PPS和复合材料的结晶动力学参数以及结晶活化能,揭示了PPS的等温结晶特性和少量CNT对PPS结晶行为的作用。结果表明:随着结晶温度的升高,复合材料的结晶速率逐渐下降,说明复合材料的结晶是以依热成核控制为主;少量CNT的加入降低了PPS的结晶活化能,明显提高了PPS的结晶速率,同时使成核方式发生转变;纯PPS的Avram i指数n约为4,结晶方式为均相成核,而复合材料的Avram i指数n约为3,转变为异相成核;成核方式的转变大大的提高了PPS的结晶速率。

C-S-H纳米晶种及其对水泥水化硬化的促进作用综述

近些年来的研究发现,将一些纳米粒子加入到水泥中,可以为水化产物提供更多形核位点,降低水化产物的形核势垒,加快水泥的水化进程。这些纳米材料包括纳米SiO_(2)、纳米CaCO_(3)、纳米TiO_(2)、碳纳米管、纳米水化硅酸钙(C-S-H)等。其中,人工合成的纳米C-S-H晶种与水泥水化产物C-S-H凝胶具有相似的化学组成,是C-S-H凝胶的良好的形核基质,在众多晶种材料中,对水泥水化的加速作用最为显著,成为近年来的研究热点。到目前为止,众多学者围绕C-S-H微/纳米材料的成核方式、制备方法及对水泥水化的促进机理进行了大量研究,发现采用共沉淀法在聚合物存在的条件下制备的纳米C-S-H晶种成核剂遵循非经典成核方式,其具有纳米级的晶粒尺寸和良好的分散稳定性。将纳米C-S-H晶种以一定掺量加入到水泥中,可以充当水泥水化产物C-S-H凝胶的额外成核位点,极大地降低了C-S-H凝胶的成核势垒,有效地促进了水泥水化速率和早期强度的发展,尤其可以显著提升水泥1 d龄期以内的强度。与常用的早强剂相比,这种纳米C-S-H晶种成核剂除具有掺量低、早强效果好、对水泥混凝土耐久性无不利影响的优点外,还可以在一定程度上弥补辅助性胶凝材料(SCMs)早期强度增长缓慢的问题。因此,纳米C-S-H晶种在低温施工、滑模施工、预制混凝土制品生产等对早期强度要求较高的工程中具有良好的应用前景,有潜力成为水泥混凝土的新型早强剂。本文尝试对众多研究成果进行总结分析,从纳米C-S-H晶种的成核方式、制备方法、与聚合物的作用机理以及对水泥水化过程的影响等方面进行综述,在明确现有的规律和成果的基础上,分析了目前存在的不足,得出尚待继续研究的问题,以期为未来纳米C-S-H晶种的科学研究、工程应用提供理论基础和发展方向。

拉曼光谱法研究聚乙二醇的非等温结晶及其相变行为

利用拉曼光谱研究不同分子量聚乙二醇(PEG)在温度变化过程中的结晶及其相变行为。结果表明,PEG的结晶形态与分子量大小无关,这是因为尽管PEG具有不同的分子量,但其分子结构完全一致,因此不同分子量的PEG具有相同的结晶相态。实验进一步表明,不同分子量的PEG在等温结晶过程中球晶形成的大小和结晶速度与分子量紧密相关,这与PEG在结晶过程的成核方式有关。当PEG的分子量比较小时,分子链较为伸展,倾向于均相成核,容易形成较大的球晶,晶体生长速度慢;高分子量PEG的熔体黏度大,链段彼此相互交叠重合在一起,容易形成微小晶区,体系倾向于发生异相成核,因此球晶体较小,晶体的生长速度快。本研究为聚乙二醇在共混体系中的应用提供理论支撑。