形变诱导下非晶聚合物链段运动及微观结构演化

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sunna2005
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非晶聚合物作为聚合物的重要分支之一。它的松弛转变和结构演化过程是高分子物理科学的前沿学科,揭示了非晶聚合物宏观物理性能的微观本质。本课题采用动态热力学分析仪研究了典型非晶聚合物聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)在形变条件下链段松弛行为和微观结构演化过程。  主要研究工作包括以下三个部分:  1:通过动态热力学分析仪(DMA)观察纯聚苯乙烯在温度370-430K范围内的松弛转变模式。在低频下,PS在这一温度区间存在一个主峰和两个肩峰。通过分峰处理得到三个独立的松弛峰,分别对应为玻璃化转变松弛,sub-Rouse松弛和Rouse松弛。在PS中加入不同含量的塑化剂,sub-Rouse松弛的强度随着塑化剂含量的增加而变弱,进一步验证了肩峰为sub-Rouse峰和Rouse峰的合理性。  2:对PS样条进行形变力学处理,以0.2、0.5、2和5mm/min的拉伸速率将PS样条拉伸至形变率1%和2%,将拉伸处理后的PS样条立即进行动态热力学测试。通过分析数据可知,形变主要对sub-Rouse松弛产生较大的影响,形变速率是影响sub-Rouse松弛的主要因素,并且形变速率2mm/min被看作对sub-Rouse松弛影响的转折点。随后对PS以0.2、0.5、2和5mm/min进行应力-应变力学测试,发现PS的断裂伸长度随着拉伸速率的增加而变大。最后联系应力-应变结果和形变后PS的动态热力学图谱,推断非晶PS在不同拉伸速度时的分子链的运动松弛情况,提出了理论模型解释这一现象。  3:通过同样的方法对PMMA和PET进行拉伸试验并对拉伸后的样品进行动态力学测试,观察宏观力学性能与内耗图谱间的联系,验证快速拉伸与慢速拉伸理论模型的正确性。最终,PMMA和PET的链段运动行为和微观结构演化也很好地符合这一理论模型。
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