基于高分子结晶分析方法的液体硅橡胶老化机制研究

近年来,中国的南方电网地区一些变电站SF6电压、电流互感器的液体硅橡胶绝缘护套出现龟裂老化现象,这一现象的出现会导致护套表面变白,粉化,硬度上升,受到外力后出现不可恢复的裂纹,并且憎水性和耐漏电起痕性能大大下降。对发生老化的液体硅橡胶材料进行了试验研究和分析,并选取不同老化程度的液体硅橡胶材料进行了X射线衍射分析、X射线光电子能谱分析等手段研究了其微观结构和物质组成的变化。研究发现老化后的硅橡胶表面结构和官能团发生了明显变化,Si—C键减少,C元素相对含量下降,O元素相对含量增加,体系交联度上升并且观察到了晶体结构。这一研究为液体硅橡胶绝缘护套的老化机制和老化程度的评估提供了依据,同时也为互感器伞套的修复补强以及防老化措施建立了基础。

高分子结晶理论的新概念与新进展

回顾了传统的高分子结晶成核与生长模型,指出了该模型在应用中遇到的一些问题;同时总结了Strobl根据近年小角X射线散射结果提出的高分子结晶新机理-中介相机理.介绍了Strobl等构建的热动力学图解对熔体、中介相和片晶的转变过程,阐述了各相间的平衡转变温度、潜在的转变热以及表面自由能,说明了处于熔体和晶体之间的中介相的热动力学性质是理解高分子结晶过程的重要依据.

影响高分子结晶的因素

高分子结晶是高分子物理中重要的一部分,本文主要针对影响高分子结晶的因素进行了相关总结,发现除了温度、压力等原因外,还有很多因素也在影响着高分子结晶。例如:成核剂、聚合物的兼容性、氢键作用等因素。除此之外,简单对高分子结晶的发展进行了阐述。

高分子结晶的链内成核模型

高分子的微观晶体生长动力学理论是高分子科学的重要研究课题之一。本文系统地介绍了近年来发展起来的高分子晶体生长动力学模型—链内成核模型。该模型能够对高分子结晶过程中的链折叠现象、分子分凝现象、二元链长共结晶现象、Regime转变现象和半晶织构现象给出较为合理的解释。这些现象为高分子结晶所特有,揭示了高分子有序化相转变行为的特殊性。在结语部分,本文还对比描述了以链间成核模式为主的一些情景,并对链内成核模型的进一步发展做了展望。

受限在一维纳米孔道内的高分子结晶取向模型

利用X射线极图法研究了等规聚丙烯(i PP)在阳极氧化铝模板(AAO)中的取向结构.实验结果表明,i PP在AAO内主要的取向模式为倒易空间的b*轴或a*轴平行于AAO的孔轴(～).这2种取向模式的比例同结晶条件有关:随着降温速率增加,高分子的整体取向逐渐变弱,但是a*║～的取向变化更明显.在液氮淬冷的条件下,i PP几乎不能结晶.实验结果同文献所报道的"动力学选择机理"不一致.借助简化的"一维格子"模型,模拟了成核速率、生长速率对整体取向的影响.结果表明,高分子在受限空间中的取向存在3个区域:成核速率极高而生长速率极低时,晶体生长尺寸很小,样品表现为各向同性;中间区域各晶面的相对生长速率决定了最终取向结构;成核速率极低而生长速率极高时,纳米孔中高分子一旦成核,晶体就会很快生长至充满整个孔道,所有(hk0)晶面均可生长.综合实验和模拟结果,提出了高分子受限在一维纳米孔道中的晶体取向模型.

线型结晶高分子量聚苯硫醚树脂的合成研究

以硫化钠(Na2S.9H2O)和对二氯苯(P-DCB)为原料,在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中进行常压缩聚反应,所得产物经测试表明为线型结晶高分子量聚苯硫醚树脂(PPS)。实验主要研究了在助剂硅酸钠作用下,温度、原料配比、反应时间对该缩聚反应的影响。实验结果表明:产率可达81.3%～85.7%,适宜的反应温度为(185±3)℃,原料(Na2S.9H2O:P-DCB)配比为1:1.1,反应时间为8 h。

应用于选择性激光烧结的结晶性高分子材料粉末的工艺评述

从3个方面对结晶性高分子材料粉末在选择性激光烧结(SLS)的工艺进行评述,分别为高分子材料粉末的制备工艺、高分子材料粉末的复合改性工艺和高分子材料粉末的SLS工艺。其中在高分子材料粉末的制备工艺中对高分子材料粉末的制备方法和基本要求,以及高分子材料粉末在SLS工艺中的性能表征及使用的仪器设备等进行了介绍;在高分子材料粉末复合工艺中对复合改性方法和改性目的进行了叙述;在高分子材料粉末的SLS工艺中对影响成型件精度的各种参数进行了阐述。

均聚物结晶与熔融化转变的稳态和亚稳态统计理论Ⅴ 分子分凝统计结晶动力学—结晶增长速率对结晶生长机制和高聚物起始结构的依赖性

首先对结晶增长速率同浓度、分子量和链柔性依赖性进行总结,然后基于微晶核和粒———高分子键组网络结构模型和高分子分子分凝统计结晶动力学,根据高分子链组是微晶粒同连接链段复合体的结构特征及它们间存在的四个相关性(并存性、简并性、顺反式构象共存性和物料守恒性)的事实,成功地把连接链段缩短增长动力方程同微晶粒体积增大增长动力方程有机结合在一起,从理论上创建出一种微晶粒数增长速率和微晶粒尺寸增长速率表达的一般化计算法,推导出结晶体系的微晶粒数增长速率和微晶粒尺寸增长速率同四种增长机制(近邻折叠,近邻伸直,近邻折叠同近邻伸直并联并存和近邻折叠同近邻伸直串联并存)、结晶温度和高分子起始结构(分子量)间定量表达式.当把分子量的指数同链的构象分数相连后,就又从理论上得到了分子量指数同温度和链柔性间的关系式,并讨论了它们同增长机制间的关系.最后以大量结晶动力学实验数据对上述所得到的关系式进行了验证,结果表明它们均能同实验结果很好符合.

剪切对iPP/PEcO共混物结晶行为的影响

对剪切场作用下的全同聚丙烯/弹性体乙烯-辛烯共聚物(iPP/PEcO)的共混物结晶行为进行研究,结果表明,剪切使得iPP球晶密度增加,微晶和片晶均发生取向,且片晶取向明显;片晶取向度随共混物中PEcO含量的增加而增大,而微晶取向度随PEcO含量的增加而减小;强剪切诱导出现纤维状结晶形态.利用同步辐射(SAXS)技术对共混物在剪切场下的等温结晶行为进行研究,结果表明,随结晶的进行长周期呈现先减少而后固定的趋势;高剪切速率缩短了结晶诱导时间,加快了共混物中结晶部分的结晶动力学过程.

高分子在氧化铝纳米孔道中受限结晶的研究进展

高分子材料在微纳米尺度常常表现出不同于本体的物理性质.对结晶性高分子来说,在纳米受限空间的成核机理、结晶结构和动力学特征都与本体材料有所不同.本文总结了近年来基于多孔氧化铝纳米模板(AAO)开展的高分子受限结晶的研究进展,重点介绍了本课题组的工作.研究发现,在AAO模板中,高分子结晶的过冷度大大增加,成核机理从本体的异相成核转变为均相成核或表面成核;高分子结晶结构通常表现为各向异性,动力学因素、热力学因素和界面性质均对取向结构有重要影响;受限情况下高分子结晶速率大大降低,表现出"成核控制"的动力学特征;空间受限使高分子结晶度降低,倾向于形成亚稳态晶型.最后,对该领域尚待解决的问题进行了展望.

结晶高分子非晶区的结构及其动力学行为研究进展

非晶结构对结晶高分子材料结构和最终使用性能有非常重要的影响,但目前对半晶高分子中非晶结构的认识还不太清晰并且有待进一步完善.随着研究手段的发展,结晶高分子中非晶区结构及其动力学行为的研究受到越来越多的关注.本文简要概述了目前对结晶高分子中非晶相的研究进展,主要从结晶高分子中非晶区的结构﹑结晶高分子中非晶区的松弛行为﹑非晶相对结晶高分子性能的影响以及等温结晶过程中非晶相的结构演化这四个方面进行介绍,并对它们的研究现状进行了概述,同时指出了目前在这方面研究中存在的争议和问题.

用超临界CO_2反溶剂在GO表面诱导PEG的结晶

用一种超临界CO2流体反溶剂的方法,将水溶性高分子聚乙二醇(PEG)成功地沉积在氧化石墨(GO)的表面,通过傅立叶红外光谱、X-射线衍射、扫描电镜测试手段直接和间接地观察PEG在GO上的沉积形式与分布形态,发现PEG沉积在GO的表面以结晶形式呈颗粒状均匀分布在GO的表面,改变了GO的表面化学性质。

左旋聚乳酸等温结晶动力学的超快扫描量热研究

利用超快扫描量热仪(FSC)对左旋聚乳酸(PLLA)的等温结晶及其动力学进行探究.结果表明,随着等温温度的升高或者等温时间的延长,等温结晶所形成的PLLA晶体会逐渐向更加稳定的趋势发展.等温结晶的过程中,PLLA中的晶型由不稳定的α'相逐步转变为稳定的α相.

聚己内酯等温结晶动力学的超快扫描量热研究

使用超快扫描量热仪(FSC)研究了高分子材料聚己内酯(PCL)的等温结晶动力学过程.结果表明,随着等温温度的升高,热容曲线逐渐由双重熔融峰转变为单一的熔融峰,并且熔融峰的位置不断向高温区域移动,说明等温温度越高,晶体的结晶度和完善度越高;在同一温度下等温时,随着等温时间的延长,熔融峰的面积不断增大,并且熔融峰的起始点也逐渐向高温方向移动,说明晶体中的有序结构不断增多并且片晶在不断地完善与增厚.同时,聚己内酯在等温结晶时出现的双重熔融现象是熔融-再结晶行为引起的,即部分不稳定的晶体先熔融,再结晶形成更厚更稳定的晶体后又完全熔融.

共轭高分子链构象和溶液聚集结构研究进展

共轭高分子具有优异的光电性质和可加工性,被广泛用于有机光电器件的制备。共轭单元的存在使得此类高分子具有更刚性的主链结构。由于较强的分子间相互作用,共轭高分子容易在溶液中形成组装结构。共轭高分子的链构象、组装体结构、薄膜形貌和光电性能之间的联系成为了本领域的研究热点。然而,共轭高分子在可见光区存在较强的吸收效应,用传统的光散射技术对共轭高分子溶液的研究充满挑战。本文总结了近年来对于共轭高分子链刚性的研究,并从分子尺度上讨论了链结构与光学、电学性能间可能存在的关联;进一步阐述了共轭高分子溶液聚集的形成和演化,总结了溶液聚集与成膜过程中影响场效应迁移率的因素。试图在不同尺度上讨论共轭高分子的微观结构与宏观性能之间的关系。

闪速微量热芯片的研制

鉴于高分子结晶动力学研究过程中为抑制结构重组和结晶成核需要超快升降温测试,提出一种基于超薄氧化硅(SiO2)—氮化硅(Si3N4)复合膜的闪速微量热芯片。采用微机电系统(MEMS)技术,以铂(Pt)作为加热丝和测温电阻,采用背面硅干法刻蚀技术加工获得超薄悬空结构,完成闪速微量热芯片的加工,并对芯片热响应特性进行了表征测试。结果显示:闪速微量热芯片升降温响应时间在微秒(μs)量级,升温速率达到7.8×10^(7)K/s,并检测到热分析标准物质铟(In)的熔融特征点。

X射线晶体结构解析技术在高分子表征研究中的应用

高分子材料结构具有多尺度的复杂性,解析高分子材料各级微观结构并建立结构与性能之间的关系是高分子研究领域的重要目标和挑战.对结晶性高分子而言,第一步工作就是对其晶体结构进行表征和解析,X射线衍射法是高分子晶体结构解析中最经典也是最常用的方法.本文主要介绍X射线衍射等技术在高分子晶体解析中的基本原理和测试表征方法,总结概述近些年来晶体结构解析在高分子领域内的主要进展以及应用.通过晶体结构解析的方法建立可靠的高分子晶体结构,不仅可以应用于新合成结晶高分子结构的解析,也可以进一步研究高分子各级结构在外场作用下的演变,探明微观结构与宏观性能之间的关系.

HDPE、UHMWPE稀溶液成膜的形态结构研究

几十年来，在高分子结晶学领域开展了大量的研究工作，取得了重大进展，但仍存在许多问题有待进一步研究和探讨，特别是有关高分子结晶形成和生长过程，仍是高分子凝聚态的主要研究方向之一。从溶液结晶的ｉＰＰ和ＩＤＰＥ等烯烃类聚合物是高分子物理学中研究最为广泛的课...

磁敏弹性体微结构扫描电镜表征原理剖析及前处理方法优化

对试样液氮脆断后进行扫描电镜观察是研究材料微观结构的常用方法,但应用于磁性羟基铁粉填充的磁敏弹性体试样时,却很难获得理想效果。通过对橡胶高分子结晶现象和低温脆断理论的分析,揭示脆断截面无法形成裸露的羟基铁粉链的机理;提出机械切割和抛光相结合的截面处理方法,得到的样品截面可满足扫描电镜对磁敏弹性体表面微结构的表征要求。通过对扫描电镜工作原理和成像理论的分析,阐述磁性材料产生的杂散磁场与扫描电镜磁透镜的磁场、入射电子束、收集器电压产生的耦合作用。这种耦合作用使在样品表面按一定时间和空间顺序做光栅式逐点扫描的入射电子束发生畸变,改变磁敏弹性体发射的二次电子的运行轨迹,使二次电子收集器收集效果变弱,降低图像质量。根据绝缘电阻测试得到不同体积分数羟基铁粉的磁敏弹性体的电导率,确定金属离子真空溅射和粘贴导电胶的试样处理方法。提出磁敏弹性体样品的退磁方案,并得到理想的微观形貌图像。

教学的思考激发出科研的灵感:分子量多分散性导致的球晶新型织构

教学与科研的联动融合是教学改革的发展方向。本文展示了一个教学促进科研的案例,通过对教学内容的思考与系统梳理,凝结出了创新的研究思路。高分子结晶,是《高分子物理》课程的核心内容之一。其中,分子量对高分子结晶过程及聚集态结构的影响被广泛提及,高分子按分子量在结晶过程中发生分级,不同分子量会导致不同的聚集态结构。基于这两点,提出了高分子中会存在由于分子量多分散性导致的聚集态结构规律分布的猜想。验证这一猜想促进了一种新型嵌套球晶织构的发现,并为其形成机理的研究提供了关键指导。本文体现了教学促进科研模式的可行性与优越性,以期为科教融合提供有益的启迪。