快速增压及拉伸过程对聚合物微观结构的影响

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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。
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