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本论文主要包括两部分内容:(a)聚碳酸酯/苯乙烯-丙烯腈共聚物(PC/SAN)共混物在稳态剪切场下形貌的演变及剪切停止后形貌的松弛;(b)PC/SAN/蒙脱土纳米复合材料的结构与力学性能。
第一部分中,我们应用光学相差显微镜(Phase contrast optical microscope,PCOM),时间分辨小角激光光散射(Time resolved small angle laser light scattering,TRSALLS)和流变学的方法对PC/SAN7/3(wt/wt)共混物在稳态剪切场下形貌的演变及剪切停止后形貌的松弛进行了原位的研究。在稳态剪切场下,PC/SAN7/3的形貌从低剪切速率下的椭球形演变到高剪切速率的细长线形(string-like),其转变发生在0.5-1 s-1范围内。此转变可以部分地用Onuki-Kawasaki的模式耦合重整化群理论(Mode coupling renormalization group theory,MCRG)进行描述。PCOM和TRSALLS的结果均表明:随着剪切速率的增加,剪切场对PC/SAN7/3共混物的混合作用会达到饱和。剪切停止后分散相区的松弛行为可以分为三个过程:(1)细长线形结构的断裂以及小相区的回复;(2)项链型排列的SAN富集相区向无规排列结构的扩散;(3)粗化。过程(1)是比较快的过程,使得低剪切速率下椭圆形形貌的回复过程比较快。过程(2)相对比较慢,因为涉及到排列相区在高粘度基体中的扩散运动。高剪切速率下的到细长线形形貌的回复同时涉及到(1)和(2)所以其回复比较慢。而过程(3)可能由于基体的高粘度和两相组分的动力学不对称性效应而在实验进行的时间内难以观察得到。
第二部分中,两种有机修饰的纳米蒙脱土粒子Cloisite(R)30B(CL308)和PCL/Cloisite(R)30B masterbatch(MB30B)被用于改善PC/SAN7/3共混物的力学性能。透射电子显微镜(Transmission electron microscopy,TEM)和X射线衍射(X-raydiffraction,XRD)的结果表明,大部分黏土粒子分散在SAN相和PC/SAN两相界面中,部分黏土片层以剥离片层结构存在,部分黏土仍然以堆叠的结构存在,且由于加工过程中造成烷基链的降解使得黏土片层层间距略微降低。此纳米复合材料的杨氏模量随着黏土含量的增加而增加,但同时其断裂伸长率同时发生降低。其冲击强度在1wt%黏土含量附近有大幅度的提升(上升430%),此时材料的杨氏模量也有轻微上升。对此纳米复合材料结构-性能关系的研究扩展了PC/SAN共混物的潜在应用范围。