PAA膜结晶度和PEO结晶动力学的研究

摘要

本文以聚丙烯酸(PAA)和聚氧化乙烯(PEO)为研究对象,以X射线衍射(XRD)和示差扫描量热(DSC)为主要表征手段,首先研究和探讨了聚丙烯酸及其盐的涂膜结晶度和亲水性之间的关系,然后研究了PEO及其与高氯酸锂复合体系的等温和非等温结晶动力学.本文先分别合成聚丙烯酸、聚丙烯酸钠和聚丙烯酸锂.涂膜结晶度的测定鲜见报道.在确定X射线衍射法测量涂膜结晶度可行的基础上,分别测定和计算了以上三种涂膜的结晶度;再测定了水和甘油在其表面的接触角以及水在其表面的铺展过程,经计算分别得到各涂膜的表面张力、铺展速度常数值.将涂膜的结晶度、表面张力、铺展速度常数、以及平衡接触角与涂膜亲水性联系起来,深入讨论了它们之间的内在联系.结果表明:当涂膜化学成份不同时,阳离子的类型对表面性能的影响占主导作用;而当涂膜成份相同时,随涂膜结晶度的增大,涂膜表面张力增大,铺展速度常数增大,平衡接触角减小,即亲水性提高.本文用DSC方法研究了PEO和复合体系的等温结晶动力学和非等温结晶动力学.用Avrami方法,Malkin方法对它们的等温结晶过程进行了分析,分别得到它们的动力学参数值.非等温条件下的DSC曲线表明,PEO在冷却速率逐渐减小的同时,放热峰出现拖尾现象,说明PEO随冷却速率的减小,二次结晶的程度增加.然后用Jeziorny方法和莫志深等人提出的一种新方法对其非等温结晶进行了分析,得到PEO在非等温条件下的动力学参数值;以Kissinger方法计算了其非等温结晶成核和生长活化能分别为:149.68KJ/mol、159.51 KJ/mol,再次表明PEO体系更易结晶.动力学参数表明,较快的冷却速率可使过冷度较快增加从而为系统提供较大的能量,加速了聚合物链段的移动,更易使链段规整排列,结晶加快,导致结晶速率常数增大;同时由于分子链没有充足时间更好地堆砌而使结晶完善程度减小,结晶能力下降.

目录

文摘

英文文摘

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第一章 文献综述

1.1前言

1.2聚合物的晶态结构模型

1.2.1缨状微束模型

1.2.2折叠链模型

1.2.3三相结构

1.3结晶度的测量方法

1.3.1 X-射线衍射法

1.3.2密度法

1.3.3 DSC测定法

1.3.4红外光谱法

1.4聚合物等温结晶动力学

1.4.1均聚物的球晶生长速率

1.4.2相容性共混物的球晶径向生长速率

1.4.3分子量对等温结晶的影响

1.5非等温结晶动力学

1.5.1新的处理方法

1.5.2 Ziabicki理论

1.5.3 Andrze方法

1.6选题的背景和意义

第二章 实验

2.1主要仪器和试剂

2.2实验

2.2.1聚丙烯酸的合成

2.2.2聚丙烯酸钠的合成

2.2.3聚丙烯酸锂的合成

2.2.4涂膜样品的制备

2.2.5接触角的测定

2.2.6 X-射线衍射分析

2.2.7 DSC测试

第三章 涂膜结晶度测定方法的建立

3.1前言

3.2理论背景

3.2.1作图法

3.2.2 Ruland方法

3.2.3 X射线曲线拟合分峰法

3.2.4回归线法

3.3计算过程

3.4小结

第四章 PAA涂膜结晶度的测定及其对表面性能的影响

4.1前言

4.2结果与讨论

4.2.1不同结晶度涂膜样品的制备

4.2.2涂膜结晶度的XRD测定

4.2.3涂膜表面张力的测定

4.2.4PAA和PAANa涂膜表面水铺展过程分析

4.3小结

第五章 PEO及其复合体系的结晶动力学研究

5.1前言

5.2 DSC测试结果

5.2.1升温曲线

5.2.2等温结晶曲线

5.2.3非等温结晶曲线

5.3 PEO和复合体系的等温结晶动力学

5.3.1 Avrami方法

5.3.2 Malkin方法

5.3.3 Cebe方法

5.4 PEO和复合体系的非等温结晶动力学

5.4.1 Jeziorny方法

5.4.2莫志深方法

5.4.3 Kissinger方法

5.5小结

第六章总结

参考文献

致谢

本人在攻读硕士学位期间所发表的学位论文

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