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iPP/PET纤维复合材料的结晶行为研究

作　者: 姬彩桥
导　师: 申长雨; 郑国强
学　校: 郑州大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 非等温结晶动力学界面结晶纤维注塑 β晶预剪切近晶有序体
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本课题的主要研究内容是iPP/PET纤维复合材料的结晶行为。包含以下两个方面：首先,进行iPP/PET纤维复合材料的非等温结晶动力学研究,将iPP/PET纤维复合材料进行示差扫描量热仪(DSC)表征,研究不同的降温速率以及加入PET纤维对iPP结晶速率、结晶温度、结晶度等的影响。其次,采用本课题组自制的微型共混注塑成型设备,制备了iPP/PET纤维复合材料,并对其进行了一系列的表征,研究注塑过程以及PET纤维的引入对iPP界面结晶的影响。主要研究内容和研究结果如下：1.将PET纤维以压膜的方式引入到iPP基体中,对其进行DSC表征,研究纤维的引入以及不同的降温速率对复合材料结晶动力学的影响。结果表明：随着降温速率的增加,无论是iPP还是iPP/PET纤维复合材料,结晶峰峰位从高温向低温方向移动,并且峰形变宽。这主要是由于降温速率过快会使分子链结晶过程中排列的规整有序度降低,进而使成核滞后,使初始结晶延迟,最终导致结晶峰沿着低温方向移动；同时,降温速率越快,分子链活性越差,形成的晶体不完善,也会使结晶温度范围变大,结晶峰变宽；PET纤维的引入对iPP的成核生长以及整个结晶阶段都有促进作用。PET纤维可以作为异相成核剂诱导iPP产生横晶结构,使晶体沿取向方向生长。2.采用自制的微型共混注塑机制备了iPP/PET纤维复合材料,广角X射线衍射的实验结果发现,p晶分布于样条的各个层次(包括皮层、中间层、芯层)。从皮层到芯层p晶的结晶度越来越高。SEM的实验结果表明,注塑样条的皮层出现了排列规整的片晶结构,结合2D-SAXS图的结果,我们可以推断出这些排列规整的结构实际上是shish-kebab结构。在中间层,也出现了取向的shish-kebab结构。在芯层的基体中,出现了明暗分明的球晶。同时,无论是平行于PET纤维方向上,还是环绕纤维在垂直于纤维方向上,都出现了p晶。p晶在注塑样条的芯层分布最多。这主要是归因于熔融的基体和固态的PET纤维之间的流动速率差,正是由于不同的流动速率带来的局部剪切力导致了a排核和随后的p晶的形成。此外,共混注塑机旋转的螺杆带来了预剪切,尤其是在熔体塑化和混合过程中。这种预剪切促进了近晶有序体的形成。一旦包含近晶有序体的熔体被原位注塑到模腔中,幸存下来的近晶有序结构为β晶的生长提供了成核点。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-13
1 绪论  13-28
  1.1 引言  13-14
  1.2 聚丙烯简介  14-18
    1.2.1 聚丙烯的分类  14-15
    1.2.2 等规聚丙烯(iPP)的晶型  15
    1.2.3 β晶的影响因素和成核机理  15-16
    1.2.4 iPP的常见结晶形态  16-18
    1.2.5 影响iPP结晶的主要因素  18
  1.3 iPP的改性  18-19
    1.3.1 化学改性  18
    1.3.2 物理改性  18-19
  1.4 iPP/纤维的界面结晶研究  19-23
    1.4.1 iPP/纤维复合材料界面结晶  19-21
    1.4.2 典型成型方法  21-23
  1.5 iPP/PET纤维的研究进展  23-25
  1.6 聚合物注塑制品的层次结构  25
  1.7 微型共混注塑机简介  25-27
  1.8 本课题的主要工作  27-28
2 iPP/PET纤维的非等温结晶动力学研究  28-42
  2.1 引言  28-29
  2.2 实验内容  29
    2.2.1 实验原料  29
    2.2.2 样品制备  29
    2.2.3 表征方法  29
  2.3 结果与讨论  29-41
    2.3.1 PET纤维对复合材料非等温结晶过程的影响  29-33
    2.3.2 PET纤维对复合材料结晶形态的影响  33-41
  2.4 本章小结  41-42
3 注塑制品iPP/PET纤维复合材料的界面结晶研究  42-58
  3.1 引言  42-43
  3.2 实验部分  43-45
    3.2.1 实验原料  43
    3.2.2 样品制备  43
    3.2.3 表征方法  43-45
  3.3 实验结果  45-52
    3.3.1 分子取向和晶体结构  45-47
    3.3.2 晶体形态  47-52
  3.4 讨论  52-57
  3.5 本章小结  57-58
4 结论与展望  58-60
  4.1 本论文的主要结论  58
  4.2 展望  58-60
参考文献  60-64
攻读硕士学位期间发表的学术论文及所参与的科研项目  64-65
致谢  65

iPP/PET纤维复合材料的结晶行为研究

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