动力学不对称体系中的结晶与相分离的竞争机理研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:baoxiongwen
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结晶与相分离是两种常见的相转变,其机理己经分别得到了很好研究,但结晶和相分离同时发生的相转变机理仍有待深入研究。基于在动力学对称体系中的实验成果,本论文开辟了在动力学不对称体系中研究结晶与相分离竞争机理的工作。   热力学是相转变的前提,而动力学路径可能丰富多样。结晶与相分离的竞争机理也表现在热力学与动力学两方面。在动力学极不对称的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚环氧乙烷(PEO)二元共混体系中,实验构建了两种基本相图,在研究多样化形貌的基础上逐步揭示了结晶与相分离的竞争机理。   在第Ⅰ类相图中,相分离的最高临界共溶温度(UCST)低于结晶的平衡熔融线。在较浅过冷深度,实验观察到普通的负球晶生长过程;而在较大过冷深度,球晶结构转变为同心交替结构,在PEO富集相中片晶主要沿切向生长,宏观表现为正的光学双折射。实验证实:球晶生长导致前沿浓度分布改变,从而促进前沿区域的相分离动力学。分子链的互扩散可能导致PEO分子链沿浓度梯度方向取向,构象的贡献有利于诱导片晶生长方向的转变。   通过增大PMMA的分子量,相分离的最高临界共溶温度高于结晶的平衡熔融线,这是构建的第Ⅱ类相图。在相分离区域,实验研究了粘弹相分离的初期动力学行为。在较浅过冷深度,粘弹相分离动力学较慢,初期呈现双重浓度增长模式:而在很大过冷深度,强的热力学作用促使粘弹相分离动力学较快,PMMA富集相呈现明显的体积收缩现象。在结晶区域,随相分离的发生,网络应力增大,PEO的结晶被极大抑制,熔融温度及熔融焓急剧减小。   接着将实验扩展到热力学完全不相容的全同聚丙烯(iPP)与PMMA体系中,实验发现:体积分数较少的PMMA富集相发生明显的相反转,PMMA富集相网络呈现多尺度增长模式;相界面可以有效促进iPP的结晶成核,这可能归因于异相成核作用。
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