论文部分内容阅读
聚酰亚胺和聚芳醚酮是高性能特种工程塑料的典型代表，具有优异的物理机械性能、热性能、电性能以及化学性能，是为了充分满足电子、电工、航空、航天、军事工业等特殊领域的要求而发展起来的一类综合性能优异的工程塑料。在成型加工过程中，聚合物不可避免受到剪切场的作用，分子链取向排列，生成与无剪切时不同结构形态的晶体，导致聚合物的结晶行为和结晶形态发生改变。因此，剪切诱导聚合物结晶一直是高分子科学研究的热点之一。本论文的目的是研究剪切场对聚酰亚胺和聚芳醚酮结晶行为的影响，为这些材料的实际应用提供科学依据。
通过剪切仪，广角X射线衍射仪(WAXD)，小角X射线散射仪(SAXS)，示差扫描量热仪(DSC)等研究了剪切场对4，4’-二苯醚四酸二酐(ODPA)/二苯醚二胺(ODA)(4，4’-ODPA/ODA)和聚醚醚酮(PEEK)结晶行为的影响，以及4，4’-ODPA/ODA的结晶动力学。主要研究结果如下：
1、采用DSC系统研究了4，4’-ODPA/ODA的熔融等温结晶、退火结晶动力学以及分子量对结晶动力学的影响。结果表明熔融温度达到380℃时样品的重结晶能力消失。等温结晶过程中，300℃时随着结晶时间的增加，DSC曲线上除了高温熔融峰之外出现了一个新的低温熔融峰，熔融焓随结晶时间的增加而增大。退火实验中，在330℃以下，DSC升温曲线上出现双重熔融峰，并且双重熔融峰随结晶温度的升高逐渐靠拢，到330℃时重叠到一起，形成一个完整的熔融峰。
2、通过Linkam CSS450剪切仪研究了剪切速率、剪切时间、剪切温度对4，4’-ODPA/ODA结晶行为的影响。结果表明在玻璃化温度与熔点之间，样品的结晶能力随剪切速率，剪切时间以及剪切温度的增加而增强，三者共同决定了样品的最终结构。剪切温度为260℃时，提高剪切速率或增加剪切时间对样品的结晶行为具有等效作用。剪切时间一定的条件下，剪切速率越大，WAXD的结晶衍射峰越强。当剪切速率达到1S-1后，在DSC曲线上出现了一个新的高温熔融峰，该峰随剪切速率的增大而增强，焓值增大。
3、研究了熔融剪切对聚醚醚酮(PEEK)结晶行为的影响。在不同剪切速率、结晶温度和结晶时间条件下，PEEK的结晶行为发生了明显的变化。当结晶温度为270℃和300℃时，WAXD结果没有明显变化，而二维SAXS图表明在高剪切速率条件下样品发生取向。当结晶温度升高到330℃时，沿剪切方向，WAXD中(110)和(111)晶面的衍射峰强度随剪切速率的增加而降低，而(200)晶面的衍射强度则增强。此外，在DSC扫描曲线中出现了新的高温熔融峰。SAXS结果表明样品在高剪切速率时发生明显取向，片晶厚度从5.4nm增加到6.7nm。这表明DSC高温熔融峰的出现可能是片晶增厚的结果造成的。
以上研究结果不仅填补了定量化研究剪切对聚酰亚胺和聚醚醚酮结晶行为影响的空白，而且为这类特种工程塑料在成型加工过程中的结构控制和实际应用提供了科学依据。