碳納米管-聚丙烯復(fù)合材料流變及剪切誘導結(jié)晶行為研究.pdf

1、本論文選用了較大長徑比碳納米管，制備了碳納米管/聚丙烯復(fù)合材料，研究了該復(fù)合材料的流變學和結(jié)晶行為以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與擠出加工行為之間的關(guān)系。研究內(nèi)容主要包括以下三個方面:
　　 1.大長徑比碳納米管/聚丙烯復(fù)合材料中形成處于非平衡態(tài)的碳納米管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并對復(fù)合材料的流變性質(zhì)產(chǎn)生一定的影響。碳納米管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)導致復(fù)合材料在穩(wěn)態(tài)剪切時表現(xiàn)出復(fù)雜的法向應(yīng)力差變化行為，暗示碳納米管及其網(wǎng)絡(luò)變形可能會產(chǎn)生負法向應(yīng)力差。在毛細管擠出實驗中發(fā)現(xiàn)，復(fù)

2、合材料熔體擠出脹大比隨碳納米管濃度的增加而顯著減小，而且尺寸穩(wěn)定性逐步提高。當復(fù)合材料中碳納米管濃度高于凝膠濃度時，復(fù)合材料熔體出現(xiàn)罕見的擠出縮小現(xiàn)象，推斷這一現(xiàn)象與負法向應(yīng)力差行為密切相關(guān)，此時復(fù)合材料體系中形成了穩(wěn)定的碳納米管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能夠維持流動場下碳納米管網(wǎng)絡(luò)“聯(lián)接”的旋轉(zhuǎn)扭曲行為。
　　 2.通過動態(tài)流變學方法研究兩種不同聚丙烯(iPP)及其與碳納米管(CNTs)復(fù)合材料（CNTs/iPP）的動態(tài)黏彈性，并進一步以毛細

3、管流變儀研究了熔體黏彈性對iPP及CNTs/iPP復(fù)合材料擠出特性的影響。CNTs/iPP復(fù)合材料的儲能模量G在低頻區(qū)域均顯示出與頻率無關(guān)的類固體平臺區(qū)，說明復(fù)合材料內(nèi)均形成了穩(wěn)定的CNT網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。同iPP基體相比復(fù)合材料的黏度和剪切應(yīng)力明顯提高，并表現(xiàn)出強烈的剪切變稀行為。CNTs/iPP復(fù)合材料的擠出物螺旋畸變同iPP相比較均顯著減弱。以黏彈性較強的聚丙烯為基體的復(fù)合材料熔體在較低剪切速率下出現(xiàn)了擠出收縮特性，而以黏彈性較弱的聚丙烯

4、為基體的復(fù)合材料熔體在較高擠出速率下也表現(xiàn)出擠出收縮特性。CNT網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)抑制了黏彈性iPP鏈的形變和彈性回復(fù)被認為是產(chǎn)生擠出縮小的主要原因。
　　 3.利用差示掃描量熱儀(DSC)、光學顯微鏡、剪切熱臺、流變儀研究了碳納米管含量和剪切作用分別對復(fù)合材料剪切結(jié)晶行為的影響。流變學方法研究剪切結(jié)晶可以定量分析成核密度，避免了光學方法研究中的成核過多或球晶難以識別等問題。研究發(fā)現(xiàn)靜態(tài)結(jié)晶時少量CNTs的加入就可以顯著促進成核，然而CN