【摘 要】
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流变测试是评估材料加工性能和微观结构的重要手段。聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料是一种典型的、已经实现工业化的纳米复合材料。根据基体中蒙脱土的分散状态,可分为微观相分离
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流变测试是评估材料加工性能和微观结构的重要手段。聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料是一种典型的、已经实现工业化的纳米复合材料。根据基体中蒙脱土的分散状态,可分为微观相分离型、插层型以及剥离型三种结构。流变测试中常用小振幅振荡剪切(SAOS)测试评估纳米复合材料的微观结构,但对添加同一浓度纳米粒子的纳米复合材料体系,SAOS测试对其微观结构不敏感的现象也常发生,且SAOS测试只能提供材料的线性黏弹性能,而实际的加工过程大多处于非线性区。大振幅振荡剪切(LAOS)测试对材料的结构较敏感,能表征材料的非线性黏弹性能,且测试易实现。(1)不同配方改性对纳米复合材料振荡剪切流变性能的影响首先采用振荡剪切(LAOS与SAOS)测试分别研究了三种不同配方改性的蒙脱土/聚丙烯纳米复合材料,以探讨在振荡剪切测试下纳米复合材料的流变响应与结构的关系。利用Chebyshev公式、Lissajous图和FT变换法分别对LAOS测试结果进行处理,并分别从应变硬化(strain stiffening)、应力-应变曲线面积和第3次相对谐波幅值I3/1考察纳米复合材料的非线性黏弹性能。发现随蒙脱土分散性的改善,材料应变硬化越明显,振荡剪切时耗散的能量和I3/I1越大。表明LAOS测试可能是纳米粒子的分散性的评估手段。(2)不同加工条件对纳米复合材料振荡剪切流变性能的影响其次采用振荡剪切测试研究了不同加工条件下制备的聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料,发现挤出转速的不同对SAOS测试结果影响不大。利用Chebyshev公式和Lissajous图分别对LAOS测试结果进行处理,并分别从应变硬化以及剪切增稠(shearthickening)考察纳米复合材料的非线性黏弹性能。发现随蒙脱土分散状态的改善,应变硬化和剪切增稠现象都更明显。表明LAOS测试对不同加工条件下纳米粒子的分散性敏感。(3)相容剂的添加对纳米复合材料振荡剪切流变性能的影响最后还利用振荡剪切测试研究了加或不加相容剂的聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料,发现SAOS测试对是否添加相容剂不敏感。利用Chebyshev公式和Lissajous图分别对LAOS测试结果进行处理,发现应变硬化受低分子量相容剂的“稀释”效应影响较大。受纳米粒子分散的影响,相容剂加入后,剪切增稠现象略微增强,材料的能量耗散更多。表明LAOS测试对加或不加相容剂的纳米复合材料中纳米粒子分散性的差异敏感。
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