Kif jaffettwa l-mili l-imġiba tal-kristallizzazzjoni tal-polimeru?

L-iskoperta fis-snin tmenin tal-proprjetajiet eċċellenti tal-kompożiti tan-najlon 6/tafal wasslet għal ħafna riċerka dwar il-kompożiti tal-polimeri mimlija u għal fehim imġedded tar-rwol tal-fillers fil-polimeri. Hawnhekk nagħtu ħarsa lejn l-effett tal-fillers fuq l-imġiba tal-kristallizzazzjoni tal-polimeri.

L-influwenza tal-fillers fuq il-morfoloġija tal-kristall tal-polimeri

Iż-żieda ta' fillers taffettwa l-morfoloġija kristallina tal-polimeru:

Polimeri kristallini jiffurmaw forom kristallini differenti taħt kundizzjonijiet ta' kristallizzazzjoni differenti, u kristalli sferiċi huma waħda mill-aktar forom karatteristiċi komuni ta' kristallizzazzjoni tal-polimeri. Taħt kundizzjonijiet normali ta' iffurmar u pproċessar, polimeri kristallini ġeneralment jiffurmaw forom kristallini sferiċi.

Iż-żieda ta' fillers għandha rwol fin-nukleazzjoni eteroġenja u r-raffinament tal-qmuħ:

Kristalli sferiċi kbar u sparsi jsiru żgħar u kompatti, u r-raffinament tal-kristalli sferiċi u t-titjib tat-tenerezza tal-materjal huma ta' benefiċċju u jistgħu jkunu metodu effettiv għat-tisħiħ tal-polimeri.

Il-kompatibilità tal-mili mal-matriċi tar-reżina għandha wkoll effett fuq il-morfoloġija kristallina:

Pereżempju, Qiao Fang et al. sabu li l-montmorillonite organizzata teqred l-istruttura kristallina sferika tan-najlon 6, prinċipalment minħabba li l-molekuli tan-najlon 6 għandhom effett qawwi ta' akkoppjar mal-partiċelli tal-montmorillonite organizzata, sabiex il-moviment tas-segmenti tal-katina molekulari tan-najlon 6 jiġi mfixkel fil-proċess tal-kristallizzazzjoni, u jkun diffiċli li tikber f'arranġament simmetriku u regolari tul id-direzzjoni radjali, sabiex il-proċess tat-tkabbir tal-kristallizzazzjoni jiġi mfixkel, u b'hekk jiġġeneraw kristalli mhux kompluti.

Matul il-proċess tal-iffurmar ta' kompożiti polimeriċi mimlija bil-fibra, il-fibri jistgħu jkollhom rwol ta' nukleazzjoni u l-kristalli sferiċi ma jkollhomx aktar il-kundizzjonijiet għal tkabbir tridimensjonali matul il-proċess tat-tkabbir, li mbagħad jieħu l-forma ta' tkabbir kolonnari, jiġifieri, tkabbir unidimensjonali orjentat li jipproduċi kristalli trasversali.

Eżempji:

L-aġenti nukleanti huma klassi ta' sustanzi li jistgħu jibdlu l-imġiba tal-kristallizzazzjoni tar-reżini u jbiddlu l-morfoloġija mikroskopika tal-polimeri biex jagħtuhom proprjetajiet u funzjonijiet ġodda, u huma suġġett jaħraq tar-riċerka attwali f'pajjiżhom u barra minn pajjiżhom.

Mekkaniżmu ta' azzjoni: Fl-istat imdewweb, hekk kif l-aġent nukleanti jipprovdi n-nuklei meħtieġa, il-polimeru jinbidel minn nukleazzjoni omoġenja għal nukleazzjoni eteroġenja, li taċċellera r-rata tal-kristallizzazzjoni u tirfina l-istruttura tal-qamħ, u ttejjeb ukoll ir-riġidità tal-prodott.

L-aġenti nukleanti jistgħu jinqasmu prinċipalment f'aġenti nukleanti inorganiċi, aġenti nukleanti organiċi u aġenti nukleanti polimeriċi. L-aġenti nukleanti tan-nanopartiċelli saru post importanti għar-riċerka dwar l-aġenti nukleanti minħabba ċ-ċentri attivi numerużi tagħhom fuq il-wiċċ, li jistgħu jkunu marbuta mill-qrib mas-sottostrat u għandhom kompatibilità aħjar, u l-partiċelli ma jinqalgħux faċilment kollettivament meta jkunu soġġetti għal forzi esterni.

Effett tal-fillers fuq il-kinetika tal-kristallizzazzjoni tal-polimeri

Il-proċess tal-kristallizzazzjoni tal-polimeri jikkonsisti f'żewġ stadji: nukleazzjoni u tkabbir. L-ekwazzjoni ta' Avrami ġeneralment tintuża biex tiddeskrivi l-proċess ta' kristallizzazzjoni iżotermika tal-polimeri, u billi jinstab l-indiċi ta' Avrami n u l-kostanti tar-rata tal-kristallizzazzjoni K, jistgħu jiġu derivati ​​l-mekkaniżmu tat-tkabbir tal-kristalli u r-rata tat-tkabbir.

Mucha M et al. fl-istudju tagħhom dwar il-kinetika tal-kristallizzazzjoni tal-PP mimli bil-karbonju iswed sabu li kien hemm fenomenu ta' kristallizzazzjoni f'żewġ stadji: fl-istadju bikri tal-kristallizzazzjoni relatat man-nukleazzjoni eteroġenja tal-PP, in-nukleazzjoni fuq il-wiċċ tal-partiċelli tal-karbonju iswed, ma seħħet l-ebda ħabta ta' nuklei fl-istadju bikri tal-kristallizzazzjoni u t-tkabbir ma kienx limitat; segwit minn stadju ta' kristallizzazzjoni bil-mod fejn ir-rata tat-tkabbir kienet imnaqqsa minn ħabta reċiproka bejn il-kristalli. Fl-istadju bikri tal-kristallizzazzjoni, n kien madwar 2.0, filwaqt li fl-istadju aktar tard tal-kristallizzazzjoni, n kien madwar 3.0. Instab ukoll li ż-żieda ta' ammonti differenti ta' karbonju iswed kellha effetti differenti fuq il-valuri ta' K u n. Fl-istess temperatura ta' kristallizzazzjoni, il-valur ta' K żdied biż-żieda taż-żieda tal-karbonju iswed.

Skont l-ekwazzjoni ta' Avrami, il-valur n għandu jkun numru sħiħ pożittiv inqas minn jew ugwali għal 4. Fil-prattika, il-valur n tal-proċess ta' kristallizzazzjoni tal-polimeri ġeneralment huwa numru deċimali u jidher li huwa ugwali għal 5, li jindika li l-proċess attwali ta' kristallizzazzjoni jiddevja mill-ekwazzjoni ta' Avrami u jseħħ il-fenomenu ta' kristallizzazzjoni sekondarja jew ħabta ta' kristall sferiku.

Mudell tal-istruttura kristallina ta' polimeri mimlija

Fl-aħħar deċennji, it-teorija u l-esperimenti wrew bis-sħiħ li tabilħaqq teżisti żona ta' tranżizzjoni bejn ir-reġjuni kristallini u amorfi tal-kristallin. polimeri, jiġifieri, saff intermedju, imsejjaħ il-fażi intermedja kristallina – amorfa.

L-effett tat-talc fuq l-istruttura tar-reġjun kristallin, ir-reġjun amorfu u l-fażi intermedja tal-polietilen ta' densità baxxa (LDPE) ġie analizzat permezz ta' spettroskopija infra-aħmar bidimensjonali dinamika. Ir-riżultati juru li ż-żieda tat-talc tagħmel ċerti bidliet fil-mudell tal-istruttura kristallina tal-LDPE, u huwa konkluż li t-talc huwa konness mill-qrib mar-reġjun kristallin iżda mhux mal-fażi amorfu, li jwassal għall-iskema strutturali inferita.

L-istudju tal-effett tal-fillers fuq l-imġiba tal-kristallizzazzjoni tal-polimeri jista' jwassal għal fehim aħjar tal-mekkaniżmu tal-kristallizzazzjoni u l-mudell tal-kristallizzazzjoni tal-polimeri kristallini. Barra minn hekk, l-imġiba tal-kristallizzazzjoni tal-polimeri mimlija tista' taffettwa direttament il-proprjetajiet tal-kompożiti, għalhekk dan għandu jingħata attenzjoni.

Għalkemm sar xi progress fl-istudju tal-effett tal-fillers fuq il-proprjetajiet kristallini tal-polimeri, għad hemm nuqqas relattiv ta’ studji aktar fil-fond, sistematiċi u dettaljati, u jekk dan l-aspett jista’ jiġi sistematizzat, għandu jwassal għal livell ogħla ta’ riċerka fil-preparazzjoni u l-proprjetajiet tal-materjal.