Як напаўняльнік уплывае на крышталізацыйныя ўласцівасці палімера?

Адкрыццё ў 1980-х гадах выдатных уласцівасцей кампазітаў з нейлону 6 і гліны прывяло да шматлікіх даследаванняў напоўненых палімерных кампазітаў і новага разумення ролі напаўняльнікаў у палімерах. Вось погляд на ўплыў напаўняльнікаў на крышталізацыйныя паводзіны палімераў.

Уплыў напаўняльнікаў на крышталічную марфалогію палімераў

Даданне напаўняльнікаў уплывае на крышталічную марфалогію палімера:

Крышталічныя палімеры ўтвараюць розныя крышталічныя формы пры розных умовах крышталізацыі, і сферычныя крышталі з'яўляюцца адной з найбольш распаўсюджаных характэрных формаў крышталізацыі палімераў. Пры нармальных умовах фармавання і апрацоўкі крышталічныя палімеры звычайна ўтвараюць сферычныя крышталічныя формы.

Даданне напаўняльнікаў адыгрывае ролю ў гетэрагенным зародкаўтварэнні і ўдасканаленні зерняў:

Вялікія і разрэджаныя сферычныя крышталі становяцца дробнымі і кампактнымі, і ўдасканаленне сферычных крышталяў і паляпшэнне трываласці матэрыялу з'яўляюцца карыснымі і могуць быць эфектыўным метадам умацавання палімераў.

Сумяшчальнасць напаўняльніка з матрыцай смалы таксама ўплывае на крышталічную марфалогію:

Напрыклад, Цяо Фан і інш. выявілі, што арганізацыйны мантмарыланіт разбурае сферычную крышталічную структуру нейлону 6, галоўным чынам таму, што малекулы нейлону 6 маюць моцны эфект злучэння з часціцамі арганізацыйнага мантмарыланіту, так што рух сегментаў малекулярнага ланцуга нейлону 6 абцяжарваецца ў працэсе крышталізацыі, і цяжка расці ў сіметрычным і рэгулярным размяшчэнні ўздоўж радыяльнага кірунку, так што працэс росту крышталізацыі абцяжарваецца, утвараючы няпоўныя крышталі.

Падчас працэсу фармавання валакніста-напоўненых палімерных кампазітаў валокны могуць гуляць ролю зародкаўтварэння, і сферычныя крышталі больш не маюць умоў для трохмернага росту падчас працэсу росту, які тады прымае форму слупчатага росту, г.зн. арыентаванага аднамернага росту, які стварае папярочныя крышталі.

Прыклады：

Нуклеатары — гэта клас рэчываў, якія могуць змяняць крышталізацыйныя паводзіны смол і змяняць мікраскапічную марфалогію палімераў, надаючы ім новыя ўласцівасці і функцыі, і з'яўляюцца актуальнай тэмай сучасных даследаванняў у краіне і за мяжой.

Механізм дзеяння: У расплаўленым стане, па меры таго, як нуклеирующий агент забяспечвае неабходныя зародкі, палімер пераходзіць ад аднароднай нуклеацыі да неаднароднай нуклеацыі, што паскарае хуткасць крышталізацыі і ўдасканальвае зерневую структуру, а таксама паляпшае калянасць прадукту.

Нуклеатары можна ў асноўным падзяліць на неарганічныя, арганічныя і палімерныя. Наначасцічныя нуклеатары сталі папулярным месцам для даследаванняў з-за іх шматлікіх актыўных цэнтраў на паверхні, якія могуць быць цесна звязаны з падкладкай і мець лепшую сумяшчальнасць, і часціцы не так лёгка аддзяляюцца разам пад уздзеяннем знешніх сіл.

Уплыў напаўняльнікаў на кінетыку крышталізацыі палімераў

Працэс крышталізацыі палімераў складаецца з двух стадый: зародкаўтварэння і росту. Для апісання ізатэрмічнага працэсу крышталізацыі палімераў звычайна выкарыстоўваецца ўраўненне Аўрамі, і, знайшоўшы індэкс Аўрамі n і канстанту хуткасці крышталізацыі K, можна вызначыць механізм росту крышталяў і хуткасць росту.

Муха М. і інш. у сваім даследаванні кінетыкі крышталізацыі поліпрапілену, напоўненага сажай, выявілі двухэтапную з'яву крышталізацыі: на ранняй стадыі крышталізацыі, звязанай з неаднародным зародкаўтварэннем поліпрапілену (зародкаўтварэнне на паверхні часціц сажы), сутыкненні зародкаў не адбывалася, і рост не абмяжоўваўся; затым наступала стадыя павольнай крышталізацыі, дзе хуткасць росту запавольвалася з-за ўзаемных сутыкненняў паміж крышталямі. На ранняй стадыі крышталізацыі n складала каля 2.0, а на пазнейшай стадыі крышталізацыі n складала каля 3.0. Таксама было выяўлена, што даданне рознай колькасці сажы па-рознаму ўплывала на значэнні K і n. Пры адной і той жа тэмпературы крышталізацыі значэнне K павялічвалася са павелічэннем дадання сажы.

Згодна з ураўненнем Аўрамі, значэнне n павінна быць дадатным цэлым лікам, меншым або роўным 4. На практыцы значэнне n працэсу крышталізацыі палімераў звычайна з'яўляецца дзесятковым лікам і, здаецца, роўна 5, што сведчыць аб тым, што рэальны працэс крышталізацыі адхіляецца ад ураўнення Аўрамі і адбываецца з'ява другаснай крышталізацыі або сферычнага сутыкнення крышталяў.

Крышталічная структурная мадэль напоўненых палімераў

У апошнія дзесяцігоддзі тэорыя і эксперыменты цалкам паказалі, што паміж крышталічнай і аморфнай абласцямі крышталічных рэчываў сапраўды існуе пераходная зона. палімеры, г.зн. прамежкавы пласт, які называецца крышталічна-аморфнай прамежкавай фазай.

Уплыў тальку на структуру крышталічнай вобласці, аморфнай вобласці і прамежкавай фазы поліэтылену нізкай шчыльнасці (ПЭНШ) быў прааналізаваны з дапамогай дынамічнай двухмернай інфрачырвонай спектраскапіі. Вынікі паказваюць, што даданне тальку ўносіць пэўныя змены ў мадэль крышталічнай структуры ПЭНШ, і робіцца выснова, што тальк цесна звязаны з крышталічнай вобласцю, але не з аморфнай фазай, што прыводзіць да выведзенай структурнай схемы.

Вывучэнне ўплыву напаўняльнікаў на крышталізацыйныя ўласцівасці палімераў можа прывесці да лепшага разумення механізму крышталізацыі і мадэлі крышталізацыі крышталічных палімераў. Больш за тое, крышталізацыйныя ўласцівасці напоўненых палімераў могуць непасрэдна ўплываць на ўласцівасці кампазітаў, таму на гэта варта звярнуць увагу.

Нягледзячы на ​​пэўны прагрэс у вывучэнні ўплыву напаўняльнікаў на крышталічныя ўласцівасці палімераў, усё яшчэ назіраецца адносны недахоп больш глыбокіх, сістэматычных і дэталёвых даследаванняў, і калі гэты аспект можна будзе сістэматызаваць, гэта павінна прывесці да больш высокага ўзроўню даследаванняў у галіне падрыхтоўкі і ўласцівасцей матэрыялаў.