多相聚合物相结构的形成与演变—聚丙烯合金相结构形成及其动力学研究

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本文利用光散射在线数据采集分析系统研究了PP/POE共混体系和PP/PS/AlCl3共混增容体系在共混过程中的相形成、相形态及演变的规律,并通过在线取样,对样品采用扫描电子显微镜进行相形态和结构表征,其与小角激光背散射得到的结果一致。根据Debye-Bueche光散射理论,利用光散射图像处理软件,得出表征合金体系相结构的结构参数:旋转半径Rg、相关距离αc、平均弦长(-l)、积分不变量Q、过渡层厚度d、光强平面积分Js、分散相比表面积Ssp和不均匀性距离lc等,进一步得到了最大散射光强Lm。分析讨论了各个结构参数随混炼时间,共混组成,混炼温度,混炼的剪切速率,不同添加剂的变化关系,探讨了混炼初期的相分散动力学规律。结果表明:共混过程中相形态变化主要发生在共混初期,后期处于颗粒破碎和归并的动态平衡中:不同的转速和共混温度条件会影响到平衡时分散相颗粒的大小及均匀程度,存在最佳转速和共混温度;体系中分散相含量增加时平均粒径增大;过渡层厚度随添加剂的增大而增大。 研究了PP/POE共混体系混炼初期颗粒的破碎机理,结果表明:相分散初期过程散射强度随时间遵循指数增长形式,我们应用了半对数相分散初期线性理论来对相分散初期相结构演变的动力学进行研究。由此可得到相尺寸变化速率W(q)和分布系数Dd,建立了各种加工条件和物理特性与这些参数的关系。 PP/POE共混体系和PP/PS/AlCl3共混增容体系在共混过程的相分散后期阶段具有自相似现象。采用相关函数法求取了分形维数Df,并讨论了加工条件对其的影响。为进一步研究相形态演变过程的自相似性,我们建立了数学模型试图来描述相分散后期的标度行为。通过与实验数据的对比发现,模型能够很好地与实验数据拟和。
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