聚丙烯碳基納米復(fù)合材料微尺度流變實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著聚合物加工成型技術(shù)向著高精密化和微型化的趨勢(shì)發(fā)展，聚合物在帶有微尺寸流道中的流變行為的實(shí)驗(yàn)研究已成為聚合物加工流變學(xué)的重要方向。微尺度下熔體的流動(dòng)具有表體比高、熔體壓力大、剪切速率高等特點(diǎn)。因此微尺度流變學(xué)的研究集中于材料的黏度尺度效應(yīng)、壓力敏感性以及材料的界面滑移等。然而目前關(guān)于微尺度流變的研究對(duì)象多為常見聚合物，未涉及聚合物基復(fù)合材料。因此本文通過熔融共混的方法以納米級(jí)別的炭黑(CB)、多壁碳納米管(CNT)和石墨烯微片(GNP

2、)填充熱塑性塑料聚丙烯(PP)制備納米復(fù)合材料，并對(duì)其動(dòng)態(tài)黏彈性，多尺度流道中黏度尺寸依賴性以及基于PVT（壓力-比容-溫度）特性的黏度壓力敏感性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。
　　利用旋轉(zhuǎn)流變儀在振蕩模式的小幅應(yīng)變條件下對(duì)納米復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)模量、損耗因子和復(fù)數(shù)黏度在內(nèi)的動(dòng)態(tài)流變特性參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)制備材料的模量和黏度在低應(yīng)變速率區(qū)域?qū)呙桀l率具有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性且均隨著納米粒子質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)。然而三種納米填料復(fù)合材料體系中質(zhì)量分?jǐn)?shù)超

3、過2％時(shí)才會(huì)明顯比PP模量大，PP/CNT在CNT質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到2％時(shí)會(huì)發(fā)生流變閾滲效應(yīng)。
　　在毛細(xì)管流變儀中對(duì)三種復(fù)合材料流經(jīng)不同直徑口模中的流變實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在剪切速率和加熱溫度相同的條件下，小尺寸口模中的黏度要小于大尺寸口模中的黏度。以不同口模中所對(duì)應(yīng)的熔體黏度偏差百分比表征黏度尺度效應(yīng)的強(qiáng)弱。三種復(fù)合材料均隨納米粒子含量的增加黏度尺度效應(yīng)有減小的趨勢(shì)，提高熔體溫度則會(huì)導(dǎo)致材料的黏度尺度效應(yīng)的增強(qiáng)而剪切作用加強(qiáng)則會(huì)弱化黏度尺度