成核剂对PBT结晶行为的影响

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聚合物材料实际加工过程常常是在非等温条件下进行,加工过程的结晶行为与产品的质量密切相关,因此,非等温结晶动力学的研究具有较大的实际意义。结晶性聚合物的结晶过程是聚合物成型加工过程中的一个重要现象,它直接影响着材料的使用性能,因此,研究聚合物结晶过程的各种参数及了解其影响条件,可为合适配方的选择和加工成型条件优化等提供必要的科学依据。非等温结晶过程是指在变化的温度场下的结晶过程,与等温法相比,非等温结晶更接近实际生产,在实验上较容易实现,理论上可获得更多信息。因为聚合物材料实际加工过程,如挤出、模压、吹塑等,常常是在动态、非等温条件下进行,为了选择合适的加工条件,制备性能良好的材料,研究聚合物非等温结晶动力学过程日益受到重视。用广角X-射线衍射(WAXD)偏光显微镜(PLM)观察了DBS, YS-688对PBT结晶行为和结晶形态的影响。结果表明:DBS, YS-688的加入并没有改变PBT的晶型,且和PBT单独结晶,没有共结晶现象。但是DBS, YS-688对PBT具有异相成核作用,促进了PBT的结晶,使晶体数量增加,晶体尺寸减小。用修正的Avrami, Mo法,Kissinger宏观动力学模型描述了DBS/PBT共混物的非等温熔融结晶过程,研究结果表明,修正的Avrami模型能很好地描述DBS/PBT共混物非等温结晶过程.从Mo法结晶动力学参数可以看出,冷却速率和聚合物的组成影响共混物的结晶。F(T)随着结晶度的增加而增加,表明在单位时间里达到某一相对结晶度所需的冷却速率增加,DBS/PBT共混物的结晶速率比纯PBT的结晶速率快。在DBS含量为0.5%时共混物的结晶速率最快。Kissinger模型表明DBS/PBT共混物的结晶活化能比纯PBT的结晶活化能低,DBS含量0.5%的DBS/PBT共混物体系的结晶活化能最低。修正的Avrami方程可以很好的描述YS-688/PBT共混体系的非等温结晶过程。Mo法分析可知F(T)随结晶度的增加而增大,表明在单位结晶时间里达到一定的结晶度所需的结晶速率在增加,也可以看出达到相同的结晶度,加入成核剂YS-688的体系所需的降温速率都小于纯PBT,其中YS-688含量为0.5%时所需的降温速率最小;Jezrony分析表明:YS-688/PBT共混物的非等温结晶速率常数Zc随降温速率的提高而增大,表明共混物的结晶速率随着降温速率的提高而增大。其中YS-688含量为0.5%时的Zc值最大,表明该体系的结晶速率最快。Friedman法分析表明,随着相当熔融转化率的升高,ΔE值升高。采用DSC方法,用修正的Avrami, Ozawa, Mo法,Kissinger宏观动力学模型描述了PTT/PBT共混物的非等温熔融结晶过程,研究结果表明,修正的Avrami模型能很好地描述PTT/PBT共混物非等温结晶过程.冷却速率在5-20℃/min范围内,Ozawa方程能很好地描述PTT/PBT共混物初期结晶过程,但结晶后期由于忽略次级结晶而不适宜。由Kissinger结晶动力学参数可知,在非等温结晶条件下,共混物结晶同时受到冷却速率和共混物组成的影响,结晶动力学常数k随着冷却速率的增加而增大,说明当冷却速率增大时PTT、PBT和PTT/PBT共混样品的结晶速率都加快。结晶动力学活化能参数与共混物等温结晶过程的分析结果基本一致,PTT/PBT共混体系的结晶活化能高于PTT、PBT的结晶活化能。
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