尼龙的阻隔性能与结晶形态和微观结构关系的研究

摘要

本论文首先对改性尼龙的阻隔性提高现象进行了讨论，通过激光小角散射(SALS)、偏光显微镜(PLM)测试，发现改性尼龙的球晶尺寸要比纯尼龙小，且球晶结构不完整，球晶界面间无明显裂缝。差热分析(DSC)结果说明增容前驱体的引入使得尼龙的结晶过程由均相成核转为异相成核，结晶速率大大增加，在低温结晶过程中更易于形成稳定的α晶型，与广角X射线衍射(WAXD)测试结果一致。动态力学(DMA)测试结果说明，在较小的球晶结构中，分子链运动受到的限制较大。由此，我们认为改性尼龙阻隔性能的提高是由于体系的结晶形态发生了变化所致，较小球晶结构的体系中，不存在球晶与球晶界面间的长宽裂缝，渗透分子无法通过这些裂缝的进行扩散。另外，小球晶结构中的分子链运动限制更加明显，使得小分子的扩散更加困难。为了进一步验证我们的结论，我们向纯尼龙中引入苯乙烯—马来酸酐共聚物(SMA)，改变尼龙的结晶形态。从SALS以及PLM实验中，可以看到改性后尼龙的球晶尺寸变小，结构完善性降低。DSC结果说明尼龙的结晶由均相成核转变为异相成核，并具有较高的结晶速率。WAXD结果说明较快的结晶速率下更易生成稳定的α晶型。最后通过比较材料对气体、液体的阻隔性能，发现较小的球晶形态具有更高的阻隔性能，与前一体系(尼龙/增容前驱体)结论一致。此外，在这里我们还讨论了体系中的相分离对样品的气体和液体阻隔性的影响作用。论文第四章中，我们对尼龙/凹凸棒纳米复合材料的微观结构与其阻隔性能的关系进行了研究，并与传统层状蒙脱土/纳米复合材料的阻隔性做了对比，发现无机纳米棒状复合材料的结晶、阻气性能与传统层状纳米复合材料均有较大差异。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1阻隔性聚合物的研究意义及其应用现状

1.2小分子在聚合物中扩散的原理

1.2.1小分子在聚合物中的移动

1.2.2小分子在聚合物薄膜中的渗透理论与基本方程

1.3影响小分子渗透、扩散、溶解的几个因素

1.3.1自由体积分数

1.3.2温度

1.3.3化学结构

1.3.4结晶

1.3.5分子链取向

1.3.6湿度

1.4测量小分子在聚合物中渗透系数的实验方法

1.4.1气体小分子渗透的测量

1.4.2液体小分子渗透得测量

1.4.3香味和芳香类化合物

1.5改善聚合物材料阻隔性能的手段

1.5.1阻隔结构

1.5.2氧清除系统

1.6本文主要研究内容和研究思路

参考文献

第二章增容前驱体对尼龙阻隔性能和结晶形态影响的研究

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1材料及样品的制备

2.2.2阻隔性能测试

2.2.3激光小角散色分析

2.2.4偏光显微镜观察

2.2.5差示扫描量热法分析

2.2.6广角X射线衍射分析

2.2.7动态力学分析

2.2.8流变性能分析

2.3结果与讨论

2.3.1 PA6与MPA的阻隔性能测试

2.3.2 SALS测试分析

2.3.3偏光显微镜观察

2.3.4 DSC分析

2.3.5 WAXD测试

2.3.6 DMA分析

2.3.7流变性能分析

2.4结论

参考文献

第三章对尼龙/苯乙烯－马来酸酐共聚物的晶体形态与阻隔性能的研究

3.1前言

3.2实验部分

3.2.1材料及样品的制备

3.2.2偏光显微镜观察

3.2.3小角激光散射分析

3.2.4差示扫描量热法分析

3.2.5广角X射线衍射分析

3.2.6扫描电镜观察

3.2.7阻隔性能测试

3.2.8流变性能分析

3.2.9力学性能测试

3.3结果与讨论

3.3.1结晶行为

3.3.2晶型的研究

3.3.3样品脆断面扫描电镜观察

3.3.4 PA与PASMA的阻隔性能

3.3.5流变性能

3.3.6力学性能

3.4结论

参考文献

第四章尼龙/凹凸棒体系的阻隔性能与微观形态关系的研究

4.1前言

4.2实验部分

4.2.1样品制备

4.2.2样品表征

4.3对凹凸棒逾渗含量的计算机模拟

4.4结果与讨论

4.4.1凸棒逾渗含量的计算机模拟

4.4.2样品的结构与形态

4.4.3小角激光散射

4.4.4差式量热扫描测试

4.4.5阻隔性能测试

4.5结论

参考文献

致谢

作者简历

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