基于應(yīng)力監(jiān)控的剪切誘導(dǎo)纖維-聚丙烯界面結(jié)晶的研究.pdf

1、近年來，聚合物基纖維增強復(fù)合材料由于具有優(yōu)秀的綜合性能而受到了廣泛的關(guān)注和研究。聚合物基纖維增強復(fù)合材料的力學(xué)性能，不僅由基體和增強纖維決定，聚合物的界面結(jié)晶也對其有很大影響。因此，調(diào)節(jié)聚合物的界面結(jié)晶是一種潛在的獲得較好的力學(xué)性能的復(fù)合材料的方法。對于半結(jié)晶性聚合物基纖維增強復(fù)合材料來說，橫晶是一種奇特的界面結(jié)晶，并因此成為高分子結(jié)晶研究的一個熱點。研究者通常使用纖維熔體牽引裝置來制作三明治樣的試樣，研究聚合物在纖維-基體界面的結(jié)晶，

2、以及所得到試樣的力學(xué)性能。這種方法的原理實際上就是剪切誘導(dǎo)結(jié)晶。雖然目前此類研究很多，但是仍然有一些關(guān)鍵方面需要改進，例如，研究者常把牽引速度作為影響界面結(jié)晶的關(guān)鍵因素，以及目前多采用的纖維熔體牽引裝置功能簡單，大多只具備牽引功能，不能滿足深入研究的需要。
　　 為了有效的推進半結(jié)晶性聚合物基纖維增強復(fù)合材料剪切誘導(dǎo)界面結(jié)晶的研究，我們搭建了一臺改進型的纖維熔體牽引裝置。此外，我們采用玻璃纖維(GF)和等規(guī)聚丙烯(iPP)作為試

3、驗體系，探索了一種研究剪切誘導(dǎo)聚合物結(jié)晶的新方法。本文主要包括以下幾個方面內(nèi)容:
　　 1、設(shè)計并搭建改進的纖維熔體牽引裝置。我們在纖維熔體牽引裝置的前端增加一個高精度力學(xué)傳感器，以測量纖維在熔體中牽引時所施加的界面剪切應(yīng)力。這樣就可以定量得到界面剪切應(yīng)力與結(jié)晶形貌的關(guān)系。
　　 2、探究剪切對界面結(jié)晶形貌的影響。在134℃，牽引iPP熔體中的GF，改變界面剪切應(yīng)力或者剪切時間，然后等溫結(jié)晶。在不同的實驗條件下，得到了不

4、同的結(jié)晶形貌。探討了界面剪切應(yīng)力及剪切時間對界面結(jié)晶形貌及動力學(xué)的影響，研究了誘導(dǎo)iPP生成不同晶型的臨界條件。
　　 3、探究預(yù)剪切對界面結(jié)晶形貌的影響。設(shè)置高于iPP熔點的溫度，在其熔體中以不同速度牽引GF，然后在134℃等溫結(jié)晶。在不同界面剪切應(yīng)力條件下，得到了不同的結(jié)晶形貌。探討了剪切和松弛兩個相反的作用。
　　 4、根據(jù)本文所觀察到的實驗現(xiàn)象，探討了β晶/柱晶的形成機理。首先分析了Varga的機理，并提出所面臨