快速增压及拉伸过程对聚合物微观结构的影响

摘要

本文分别研究了快压法和拉伸过程两种加工工艺对聚合物微观结构的影响。快速增压技术作为一种新型的制备材料的特殊手段，对高分子材料的成型的机理研究意义重要，有研究表明，快压法可以制得诸如非晶材料，亚稳相材料，超分子聚合物等具有特殊功能的大块制品，然而目前为止，该方面的研究还处于起步阶段。另外，拉伸过程是聚合物材料成型过程中的重要加工手段，而原位拉伸技术是研究聚合物在拉伸场下的结构演化过程最直接有效的方法，该方面的研究有利于深入的了解拉伸工艺对聚合物的微观结构的影响，有可能为工业加工提供理论支持。本文的研究内容包括:研究了快速增压过程对不同分子量和不同支化度聚乙烯(PE)的结晶结构的影响;通过原位拉伸技术研究了等规聚丙烯(iPP)在拉伸条件下微观结构演化和力学性能关系。主要有以下结论:
　　 (1)快速增压和液氮淬冷条件下制备的聚乙烯都是球晶结构。在快速增压条件下，分子量对于聚乙烯的结晶结构影响很大，随着分子量的增大，聚乙烯的结晶度，球晶尺寸，晶粒尺寸明显减小;然而对于液氮淬冷样品，分子量的影响明显减弱。另外，相对于液氮淬冷，快速增压降低了中间相的含量，提高了结晶度。
　　 (2)快速增压法对高密度聚乙烯(HDPE)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)结晶结构产生了不同的影响，对于分子链运动能力较差的线性低密度聚乙烯(LLDPE)，和液氮淬冷相比，快速增压方法可以更为有效的抑制其结晶。
　　 (3)快速增压条件下，没有明显的温度梯度和冷却速率梯度，得到的样品有更好的均一性。
　　 (4)由于堆积方向不同，晶面在单轴拉伸过程中的不均一形变有可能是材料的共性;真应力应变曲线中的屈服点是晶体形变由较快到较慢转化的拐点，该点处的临界应变不受片晶厚度及应变速率的影响，但临界应力均随着片晶厚度及应变速率的增大而增大;同时，屈服点还是晶体的取向和熔融开始的起始点，且晶体的取向和熔融是同时发生的。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 高压物理学的研究意义

1．3 高压实验技术概述

1．4 高压下新材料的合成与制备

1．4．1 超硬材料的高压合成与制备

1．4．2 压力诱导的超导现象及高温超导体的高温高压合成

1．5 快速增压过程及其应用

1．6 压力对聚合物结晶结构的影响

1．6．1 高压对结晶的促进作用

1．6．2 快速增压对结晶的抑制作用

1．6．3 对聚合物结构均一性的影响

1．7 高分子结晶的模型

1．8 单轴拉伸情况下结晶性高分子的结构变化和力学性能关系

1．8．1 单轴拉伸情况下结晶性高分子的结构变化

1．8．2 单轴拉伸情况下聚合物的力学性能

1．9 原位拉伸X射线检测技术

1．9．1 原位X射线检测技术

1．9．2 微型拉伸装置

1．10 本论文的研究思路和研究内容

2 快速增压对聚乙烯结晶结构的影响

2．1 前言

2．2 实验

2．2．1 原料

2．2．2 样品的制备

2．2．3 二维广角X射线散射(2D-WAXD)

2．2．4 示差扫描量热计(DSC)分析

2．2．5 偏光显微镜(POM)和扫描电子显微镜(SEM)观察

2．2．6 拉曼光谱(Raman Spectra)

2．3 结果与讨论

2．3．1 不同分子量聚乙烯在快速增压条件下的结晶结构

2．3．2 HDPE和LLDPE在快速增压条件下的结晶结构

2．3．3 小结

3 等规聚丙烯(iPP)原位拉伸过程中晶体的结构演变

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 原料

3．2．2 样品制备

3．2．3 原位广角测试

3．2．4 差示扫描量热计分析(DSC)

3．3 结果与讨论

3．3．1 不同结晶温度对样品微观结构的影响

3．3．2 真应力应变曲线

3．3．3 拉伸过程中的晶体的破坏和晶体的取向

3．3．4 不同片晶厚度样品的晶体破坏和取向变化

3．3．5 不同拉伸速率下晶体的破坏和取向变化

3．4 小结

4 结论及展望

4．1 结论

4．2 展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢