论文部分内容阅读
本论文从制备聚烯烃/碳纳米管及聚烯烃/超高分子量聚乙烯复合材料出发,研究了材料的物理性质与结构之间的关系。主要内容主要包括两个方面:
1.用流变、导电和扫描电镜等方法研究了乙烯-己烯共聚物(PEH)/碳纳米管(CNT)复合体系在热处理过程中的松弛行为。实验发现,在复合材料的网络浓度之上,弹性模量随着热处理时间的增加而增大。经过分析,发现这种粘弹性的变化与热处理过程中复合材料的网络结构松弛行为有关。此外,该工作还发现包含有较高碳纳米管浓度的复合材料的电阻率随着热处理时间的增加而显著降低,尽管由于流变学与导电行为依据于不同的碳纳米管/聚烯烃网络结构,但是当进行热处理的时候,碳纳米管在聚合物之中的结构变化是相同的,所以导电行为的改变也为碳纳米管在聚合物基体中的松弛行为提供了有力的证据。结合电镜结果,含有CNT材料在热处理过程中的松弛行为可以被归结为CNT在高温下可以在PEH基体里通过布朗运动发生转动的扩散行为,并且经过计算可得知短碳纳米管的扩散速率是长碳纳米管的数倍。碳纳米管通过这种布朗运动的方式逐渐的集合而变成一个二次松散的网络结构,通过这种连接进而导致材料流变与导电性能的变化。这将为进一步研究聚烯烃/无机复合体系的扩散行为积累一定的理论基础。
2.通过溶液法将少量的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)混合于PEH基体当中,采用动态流变学方法研究了UHMWPE/PEH多层薄膜在熔点以上的界面扩散行为,并结合Double-Reptation理论计算得到了UHMWPE/PEH的自扩散系数。通过拟合扩散曲线,发现扩散过程在到达稳定的平台以前显著分为二个区域,区域Ⅰ较好的符合菲克扩散,但是由于UHMWPE的引入,区域Ⅱ扩散出现显著的非费克扩散行为,尤其当UHMWPE在PEH中形成网络结构以后,非菲克扩散行为显著延长。并从PEH分子链链段长度不同的所导致松弛行为以及扩散行为的差别的角度分析了整个扩散过程。