聚氧化乙烯与碘化钠共混体系的流变和结晶行为研究

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高分子由于特有的密度小、易加工和结构多样性等特点广泛应用于生产和生活中。可通过注塑、挤出、纺丝和吹塑等多种加工方式制成制品,生产过程中不可避免地引入流场对高分子结晶性的影响。流动场通过诱导高分子链取向或者拉伸,从而对其结晶动力学和最终的晶体形貌产生影响。半个世纪以来,流动场诱导高分子结晶已经获得了丰富的现象和理论,如对前驱体和串晶等结构的机理和解释。但是大多数学者均是采用改变外场参数(应变、应变速率和温度等)或者是改变分子参数(高分子量、接枝或者不同体系共混等),来分别研究对其结晶的影响。没有从分子网络缠结点出发,研究分子链间相互作用对其流变和结晶性能的影响,高分子固有的特性分子参数缠结对流场下高分子结晶影响的机制还未被完全揭示。本论文基于聚氧化乙烯(PEO)与碘化钠(NaI)相互作用体系,利用两者的相互作用,改变基体体系内分子链相互作用状态。研究分子链间相互作用或者缠结对流动场诱导高分子结晶的影响。基于热台与奥林巴斯偏光显微镜联用,以及在线小角X射线散射(SAXS),研究离子在静态等温结晶下对高分子结晶形貌和晶体动力学的影响;基于课题组自制的伸展流变仪与同步辐射小角X射线散射联用的原位研究方法,以及差示扫描量热仪(DSC)研究了改变分子链内或分子链间相互作用对其流变性和结晶动力学的影响。基于偏光显微镜和在线小角X射线散射装置,研究了NaI对PEO静态结晶行为的影响。宽角X射线衍射(WAXD)数据表明在混合物体系中没有复合晶体,加入的盐仅仅是调控与PEO链的相互作用。利用在线偏光显微镜观察到加入盐后球晶形貌类似于羽毛状,片晶晶束粗粒化,形成不完整的球晶形貌。并且在相同温度下等温结晶球晶的生长速率降低,原因是配位键导致较慢的链段运动。基于在线小角X射线散射和伸展流变仪,研究了样品PEO和PEO-NaI。发现加入碘化钠后静态等温结晶晶体生长速率下降,流动场诱导结晶结果显示PEO和PEO-NaI样品的晶体动力学与取向度均随着应变速率增加而增强。然而,PEO-NaI样品观察到相对较弱的应变速率相关性,该现象是由于高分子-离子相互作用促进成核和抑制晶体生长速率的协同作用结果。基于PEO-NaI样品中的瞬时缠结点在流场下对高分子缠结网络的影响,提出了一个可能的模型图来解释实验现象。揭示的应变速率依赖性和PEO/salt体系中多种离子效应对于理解高分子-离子聚电解质机制具有重要的影响。
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