论文部分内容阅读
本文采用理论-计算机-实验验证相结合的方法，对表面修饰高聚物粒子、纤维、薄膜的结晶过程进行研究，以期发现高聚物在受限条件下的结晶动力学规律，为指导纤维和薄膜的生产加工提供理论依据。
采用乙基纤维素对聚乙二醇(PEG)粒子进行表面修饰，发现修饰后其Avrami指数n均小于未修饰PEG粒子。随着分子量的增加，表面修饰PEG粒子的Avrami指数n明显减小。未修饰PEG粒子的等速降温DSC结晶曲线上有肩峰出现，而表面修饰后PEG粒子的降温结晶曲线上的肩峰消失。表面修饰后PEG粒子的结晶峰逐渐向高温方向移动。粒径尺寸为100μm的PEG粒子在结晶初期出现了一个不同于二次结晶的转折点，结晶体在该点完成了由三维(未修饰)或两维(表面修饰)生长模式向一维生长模式的转变。
采用乙基纤维素对不同拉伸比的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)纤维进行表面修饰，发现在修饰过程中溶剂诱导了结晶，修饰后PET纤维结晶的量变少，出现了双结晶峰和双熔融峰现象，而且随着拉伸比的增加，熔融双峰开始由低温峰增大向高温峰增大转变。表面修饰后PET纤维的结晶峰开始向低温方向移动。通过对表面修饰PET纤维的过冷程度、结晶最快时间和结晶半时间进行研究，发现表面修饰后PET纤维的结晶速率变慢。PET纤维表面修饰前后在结晶的初期均出现了一个新的转折点，在初期转折点结晶体生长完成由两维生长模式向一维生长模式的转变。
研究了PET薄膜的结晶形态及球晶大小分布，获得了PET薄膜单位体积内的晶核密度为105数量级。发现Ozawa方程不适于描述表面修饰PET薄膜的非等温升温过程。采用曲线拟合法获得了表面修饰前后PET薄膜的指数前因子K0、Avrami指数n和结晶扩散活化能Ed等参数。
用计算机模拟方法研究了高聚物在受限条件下的结晶过程。模拟发现聚氧化乙烯(PEO)样品厚度为70μm到160μm时，在PEO薄膜结晶初期的Avrami图形上出现了一个不同于二次结晶的初期转折点，晶体的生长模式在该点由三维生长向二维生长发生转变。通过实际的实验验证了初期转折点的存在，发现在表面修饰PEO薄膜厚度为100μm和160μm时，Avrami图形上的确存在一个由三维生长向二维生长转变的初期转折点，从而验证了高聚物受限模型的正确性。