锡氟磷酸盐玻璃-聚合物杂化材料的流变行为研究

摘要

锡氟磷酸盐玻璃（TFP）因具有较低的玻璃化转变温度（Tg）及优异的加工性能而引起了人们的广泛兴趣，近年来关于锡氟磷酸盐玻璃（TFP）的研究热点集中在其等温、非等温结晶动力学、结晶态、相容性、熔融行为等，关于其流变行为的研究较少。本论文从探究 TFP-聚合物杂化材料流变行为出发，对比三种不同填料TFP、碳酸钙（CaCO3）、硅灰石（CaSiO3）对PA6流变行为影响的异同；进一步探究TFP加入对低流动树脂PC流变行为的影响，了解其构-效关系；最后将TFP引入至GF-PA6复合材料中，观察TFP对该材料的流变行为的影响。
　　不同填料对PA6流变行为研究结果显示，少量TFP能使材料的模量和复数粘度（η*）降低，并且TFP填充体系出现较为显著的剪切变稀。CaSiO3、CaCO3填充体系则表现不同的流变行为，在整个测试范围内材料的模量及η*均增加，CaCO3体系表现轻微的剪切变稀。CaSiO3、CaCO3呈无规则状分布在基体中，TFP以细小玻璃微珠嵌在基体中。CaSiO3、CaCO3和基体 PA6并不存在分子间化学相互作用，而TFP和PA6存在一定氢键相互作用。TFP降低PA6的熔点（Tm）和结晶温度（Tc），而CaSiO3、CaCO3填充体系的Tm和Tc基本不变。
　　TFP-PC杂化材料研究结果表明，在低频区 TFP-PC材料的储能模量（G′）表现增大趋势，但当TFP低于30％时杂化材料的损耗模量（G″）都低于纯PC；TFP的加入使PC的η*下降，并且出现剪切变稀行为，当TFP含量超过30％时η*剧增，同时剪切变稀更加明显，表明TFP很大程度上改善了PC的成型加工性能。TFP以细小颗粒均匀分散在PC基体中，且二者有明显的过渡相，界面层模糊；在成型加工过程中TFP发生形变，当TFP含量较高时出现团聚现象。因此推测TFP与PC基体间存在相互作用，红外谱图表明这种相互作用可能是氢键作用；DSC测试发现加入TFP降低了PC的Tg，TFP在PC基体中表现出一定的塑化作用。
　　通过研究TFP-GF-PA6三元复合材料流变行为，得出以下结论：在低频区，TFP加入使得GF-PA6复合体系的η*、G′以及G″均出现增加，高频区则减小，材料各流变参数均表现较强的频率依赖性。材料出现一定程度的剪切变稀，加工性能得到较为显著的改善。含量较少的 TFP在体系中以细小玻璃微珠分布，当TFP含量达到50％时发生团聚现象。在基体中引入GF并未影响PA6和TFP间的氢键作用；TFP降低了复合体系的Tm和Tc，同时结晶速率也有一定的下降。

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第1章 绪论

1.1 动态流变学研究的理论

1.1.1 聚合物流变参数

1.1.2 填料对聚合物流变行为的影响

1.2 无机-有机杂化材料

1.2.1 无机-有机杂化材料简介

1.2.2 无机-有机杂化材料的分类

1.2.3 无机-有机杂化材料的制备方法

1.2.4 无机-有机杂化材料的应用与展望

1.3 磷酸盐玻璃-聚合物杂化材料

1.3.1 磷酸盐玻璃简介

1.3.2 磷酸盐玻璃-聚合物杂化材料简介

1.4 本课题研究目的、意义及主要内容

1.4.1 研究目的及意义

1.4.2 研究内容

第2章 不同填料对PA6流变行为影响

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验原料

2.2.2 实验设备

2.2.3 试样制备

2.2.4 测试与表征

2.3 结果与讨论

2.3.1 不同填料-PA6材料的流变行为

2.3.2 不同填料-PA6材料的SEM微观相图

2.3.3 不同填料-PA6材料的红外吸收

2.3.4 不同填料-PA6材料的非等温结晶行为

2.4 本章小结

第3章 TFP-PC杂化材料的流变行为

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 实验原料

3.2.2 实验设备

3.2.3 试样制备

3.2.4 测试与表征

3.3 结果与讨论

3.3.1 TFP-PC杂化材料的流变行为

3.3.2 TFP-PC杂化材料的SEM微观相图

3.3.3 TFP-PC杂化材料的红外吸收

3.3.4 TFP-PC杂化材料的DSC热性能分析

3.4 本章小结

第4章 TFP-GF-PA6三元复合材料的流变行为

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 实验原料

4.2.2 实验设备

4.2.3 试样制备

4.2.4 测试与表征

4.3 结果与讨论

4.3.1 TFP-GF-PA6三元体系的流变行为

4.3.2 TFP-GF-PA6三元体系的SEM微观相图

4.3.3 TFP-GF-PA6三元体系的红外吸收

4.3.4 TFP-GF-PA6三元体系的非等温结晶行为

4.3.5 TFP-GF-PA6三元体系的力学性能

4.4 本章小结

第5章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文