锡氟磷酸盐玻璃-聚合物杂化材料的流变行为研究

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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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