磁場作用下聚合物的凝固組織研究.pdf

1、本論文以高密度聚乙烯(HDPE)、等規(guī)聚丙烯(iPP)、間規(guī)聚苯乙烯(sPS)、聚甲醛(POM)以及聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)為研究對象，采用0.1T～0.3T的直流磁場、交流磁場、10T脈沖磁場及12T強磁場，考察聚合物凝固過程中結晶形態(tài)及取向的變化。采用金相顯微鏡、差示掃描量熱法(DSC)、X-射線衍射法(XRD)和紅外光譜法(FT-IR)對磁場改性前后的結晶聚合物的結構變化進行了系統(tǒng)地觀察和分析討論，研究結果如下:
　　

2、高密度聚乙烯(HDPE)在磁場下凝固的組織形貌發(fā)生了明顯的變化，并且結晶度和結晶取向隨著施加磁場強度的增加而增加。在直流磁場下凝固的聚乙烯的片晶厚度明顯增大，片晶間距有小幅增加，形成的球晶尺寸增加;施加交流磁場后，片晶厚度變小，片晶間距也明顯減小。
　　等規(guī)聚丙烯(iPP)在直流、交流和脈沖三種磁場下凝固時分子鏈易受外磁場的作用而產(chǎn)生誘導偶極，凝固時分子鏈構象規(guī)整性提高，晶粒沿外加磁場方向擇優(yōu)取向。直流磁場和脈沖磁場下凝固的聚丙烯

3、熔點提高，凝固組織有生成串晶的趨勢;交流磁場方向的周期變化，阻礙了聚丙烯形成完整的串晶結構，導致了聚丙烯的結晶度下降，熔點降低。
　　間規(guī)聚苯乙烯(sPS)在直流磁場下凝固的晶型仍為β晶型，晶粒尺寸變小，片晶沿順磁場方向排列，熔點提高以及晶體中β晶型結晶度增加。這一結果的產(chǎn)生是由于sPS分子鏈在磁場環(huán)境下改變了堆砌方式，分子鏈沿順磁場方向排列，阻礙了分子鏈折疊彎曲，晶粒的生長方向受到限制，片晶尺寸減小，形成了漩渦狀的球晶形態(tài)。

4、r>　　聚甲醛(POM)的分子鏈在磁場下克服空間位阻效應而更有利于C—O—C對稱伸縮振動，減弱了C—O—C彎曲振動，從而減小晶片間增厚阻力，使片晶的厚度和間距增大，晶粒也沿磁場方向取向排列。隨著施加磁場的強度增加，聚甲醛晶體的球晶尺寸、熔點以及晶粒沿磁場方向排列的取向比率都呈上升趨勢，當磁場強度達到12T時，在聚甲醛晶體的橫截面上發(fā)現(xiàn)明顯的片晶類似漩渦排列的現(xiàn)象。
　　聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)在直流磁場中分子鏈更易于形成反式

5、構象，苯環(huán)振動增強，熔體更易于結晶。隨著施加磁場的強度增加，聚甲醛晶體的球晶尺寸以及晶粒沿磁場方向排列的取向比率都呈上升趨勢，在強磁場的環(huán)境下生成的一排排串晶結構，這一現(xiàn)象未見報道。
　　綜合本文所研究的聚合物結晶形貌發(fā)現(xiàn):聚合物的片晶形貌是與分子鏈的結構性質(zhì)有關的。柔性分子鏈的聚合物結晶時，分子鏈沒有空間位阻可以自由排列，形成了自由彎曲的片晶形貌;而由剛性分子鏈構成的聚合物，由于較大的空間位阻效應，分子鏈按一定的形式規(guī)則排列，結

6、晶形成了具有一定的剛性平直結構片晶。
　　比較本文所研究的聚合物在磁場下凝固組織發(fā)現(xiàn):聚合物凝固組織在磁場作用前后的變化程度是由分子鏈的結構決定的。隨著分子鏈基團的偶極距增大，磁場的作用就越明顯。分子鏈上沒有支鏈的聚合物，在整個分子鏈的折疊結晶過程中沒有空間位阻的影響而依靠主鏈上的分子偶極距來感應外界環(huán)境的變化，外加磁場對主鏈產(chǎn)生一個拉伸的作用力，增大了片晶的厚度，使球晶的尺寸增加;而那些帶有側鏈的聚合物在結晶過程中受到磁場作用而