高分子納米復(fù)合體系熔體的結(jié)構(gòu)流變學(xué).pdf

1、聚合物／層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料的流變學(xué)研究對(duì)深入理解材料加工與材料結(jié)構(gòu)一性能關(guān)系至關(guān)重要。主要研究?jī)?nèi)容與新發(fā)現(xiàn)的結(jié)果摘要如下： 采用熔體擠出復(fù)合工藝，制備了系列由聚丙烯(PP)、馬來(lái)酸酐修飾聚丙烯(PP-MA)及有機(jī)改性粘土組成的納米復(fù)合雜化材料，并采用流變學(xué)的方法結(jié)合WAXS與TEM研究了粘土層間距、相容劑填加量、加212212藝對(duì)納米復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)的影響。實(shí)驗(yàn)證明粘土插層結(jié)構(gòu)與加212212藝、尤其是相容劑填加量等因素有關(guān)

2、。 通過(guò)引入足夠量PPMA及高溫靜置處理制備了具有完全剝離結(jié)構(gòu)的聚丙烯／粘土納米復(fù)合材料。系統(tǒng)研究了具有不同粘土層間距的PPCH樣品中類固態(tài)行為的時(shí)間、溫度、形變依賴性。發(fā)現(xiàn)隨著樣品高溫放置時(shí)間的增加，插層粘土片層進(jìn)一步剝離到完全，并逐漸形成強(qiáng)關(guān)聯(lián)粒子結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。該結(jié)構(gòu)具有獨(dú)特線性與非線性流變行為，會(huì)在較大形變下減弱，在結(jié)晶、受到大形變作用、或者受到強(qiáng)流動(dòng)時(shí)被破壞，破壞后再次高溫放置具有可恢復(fù)性(時(shí)間縮短)。當(dāng)體系中引入lwt．‰

3、(與粘土比例)硅烷偶聯(lián)劑時(shí)類固態(tài)結(jié)構(gòu)的流變特點(diǎn)消失。我們的研究表明：這種類固態(tài)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不是源自一般認(rèn)為的高分子鏈在片層間擴(kuò)散以增強(qiáng)纏結(jié)網(wǎng)的結(jié)果，并不依賴于插層粘土的疊層結(jié)構(gòu)，而是在很大程度上依賴于剝離粘土片層形成的強(qiáng)關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)。上述研究結(jié)果同時(shí)證明了我們提出的粘土剝離片層形成的、三維分布的逾滲網(wǎng)絡(luò)模型。 此外，高溫放置前后樣品的反向流實(shí)驗(yàn)中應(yīng)力過(guò)沖程度與樣品測(cè)試時(shí)靜置時(shí)間相關(guān)。具有強(qiáng)關(guān)聯(lián)粒子結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料穩(wěn)態(tài)起始流實(shí)驗(yàn)中觀察到明顯

4、的應(yīng)力過(guò)沖雙峰，并且雙峰的強(qiáng)度與存在時(shí)間與剪切速率強(qiáng)烈相關(guān)，并且此實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)力與施加的應(yīng)變之間存在標(biāo)度關(guān)系。觀察到的應(yīng)變過(guò)沖與體系中形成的強(qiáng)關(guān)聯(lián)粒子網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。 另外，我們進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)在PPCH體系中引入納米尺度橡膠后，樣品中粘土層間距會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，甚至完全剝離。 總之，我們首次綜合各種流變學(xué)物料函數(shù)與結(jié)構(gòu)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果澄清了文獻(xiàn)中關(guān)于流變性與結(jié)構(gòu)圖像的模糊與爭(zhēng)論點(diǎn)，直接證明了在聚合物熔體體系中剝離的有機(jī)改性粘土片層形