等轉(zhuǎn)化率方法在聚合物熱分析中的應(yīng)用.pdf

1、聚合物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)是影響聚合物材料性能的直接因素，凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)的形成與變化過程(比如說結(jié)晶過程，固化過程)往往會(huì)涉及到各種物理和化學(xué)變化及熱量的釋放與吸收，對(duì)這種熱量變化的分析是一種研究聚合物材料性能重要的分析手段。本研究使用等轉(zhuǎn)化率熱分析方法對(duì)聚合物材料及其納米復(fù)合材料在熱轉(zhuǎn)變過程的活化能進(jìn)行分析，可以推斷出在熱轉(zhuǎn)變過程中聚合物與納米填料之間的作用關(guān)系，從而對(duì)聚合物納米復(fù)合材料凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)的形成與演化有著比較深入的了解。
　　研究中

2、納米填料選用的是納米氮化硅粒子，這種粒子通常應(yīng)用在陶瓷材料中，在聚合物材料中的應(yīng)用并不廣泛。首先，使用偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷對(duì)納米氮化硅粒子進(jìn)行表面改性，使得納米粒子與聚合物材料基體更好的結(jié)合。然后，通過高速攪拌、超聲振蕩以及密煉的方法將改性過的納米氮化硅粒子添加到聚合物材料基體中。我們擬選取幾種具有代表性的聚合物，對(duì)其與納米粒子氮化硅所形成的復(fù)合材料進(jìn)行研究。這幾種聚合物分別是結(jié)晶速率相對(duì)比較緩慢的聚對(duì)苯乙二酸乙二醇酯(PET)

3、，結(jié)晶速率相對(duì)較快的聚酰胺(PA-6)以及環(huán)氧樹脂E-51/DDM體系。通過應(yīng)用Friedman，F(xiàn)lynn-Wall-Ozawa(FWO)，Coats-Redfern等常用的等轉(zhuǎn)化率分析方法，可以研究這幾種典型的聚合物及其復(fù)合材料的結(jié)晶過程以及固化過程中的活化能變化規(guī)律，這相對(duì)一般的熱分析方法比如Avrami，Kisssinger方法等有著獨(dú)到的優(yōu)勢。
　　對(duì)PET-Si3N4粒子體系的分析發(fā)現(xiàn)納米粒子在含量為1wt％時(shí)，對(duì)PE

4、T的結(jié)晶速率有著促進(jìn)的作用，但是粒子含量大于2wt％時(shí)則阻礙了PET的結(jié)晶。不同于PET，納米粒子對(duì)PA6結(jié)晶過程影響較小，僅在降溫速率較慢時(shí)，略微增加了PA6的結(jié)晶速率，兩種熱塑性材料的結(jié)晶活化都是能隨著相對(duì)結(jié)晶度的增加而增加，但是PET-Si3N4體系的結(jié)晶活化能要大于PA6-Si3N4體系。而對(duì)于環(huán)氧樹脂E-51/DDM/Si3N4體系，在Si3N4納米粒子含量小于0.45wt％時(shí)，粒子對(duì)固化反應(yīng)有促進(jìn)的作用，固化活化能隨著反應(yīng)的