聚合物-层状硅酸盐(PLS)纳米复合材料已经吸引了相当多的关注他们在农业和包装膜,汽车制造和建筑业的应用潜力。但在物理-机械,热和阻隔性能的显着改善显示与少量无机层状硅酸盐的依赖于这些聚合物/有机粘土体系的微观结构,这还不是很清楚。1,2
最近,研究人员已经证明,流变学可以作为一个功能强大的工具,用于表征PLS纳米复合材料的微观结构。3,4流动诱导结晶,总是在高分子物理的热门研究课题,也洒在PLS纳米复合材料微观结构的光。流动诱导结晶已将一般归因于成核过程中,由于流动的提高。一些研究已经得出结论,影响聚合物链的取向的任何参数可以对成核过程中的一些效应。5,6粘土片晶,如那些在PLS纳米复合材料,可以强化相邻聚合物链'对准,并因此影响结晶。剪切流可以在这里发挥作用。它通常被认为是弱流,但研究人员已经证明,大的剪切速率下可以定向粘土血小板。7,8拉伸流动的粘土对齐的作用也进行了研究。9
目的是通过跟踪流变行为,非等温结晶研究,并通过在聚乙烯拉伸流动(PE)调查流动引起的微观结构的演变/有机粘土纳米复合材料,和熔化行为。我们使用的储能模量的降低(ģ ')在低频率值作为指标,该复合材料的三维网络被打破,并且拉伸流动诱导的粘土取向已经发生(参见图1)。我们没有多步剪切的启动流程测试,以研究,透过拉伸流场演变的微观结构。我们的结果示于图2和3为0.1 / s和1 / s的剪切速率下,分别。0.1 / s的剪切速率没有影响粘土取向。样本变化只有在压力过冲,而不是在稳态时,与退火(重组)后,我们看到了一个完整的改造(见图2)。然而,以1 /秒的剪切速率影响粘土片'方向大致。显然,不仅是压力过冲下降,通过拉伸流动的,而且稳态时间减少了,退火后,我们看到50%的微结构改造(见图3)。我们的结论是,两者的3D网络击穿和粘土对齐,可以通过拉伸流动发生。
图1。
伸长率场的影响(ωdenotes剪切速率下)上的纳米复合材料样品的储能模量(G')。矩阵:单位重量含有10%的增容剂的线性低密度聚乙烯。Matrix/C5:矩阵与5%的粘土重量。Matrix/C5E10:Matrix/C5以10:1的拉伸比制备。Matrix/C5E20:Matrix/C5在20:1的拉伸比制备。
图2。
上的剪切伸长率场的影响启动测试以0.1 / s的剪切速率。
图3。
伸长场对剪切作用的启动试验以1 /秒的剪切速率。
图4。
非等温结晶放热曲线在冷却速度为5℃/分钟。
图5。
绝对结晶度作为温度的函数,在冷却速度为5℃/分钟。
图6。
对熔体行为伸长流动的效果。
在不同的冷却速度进行每个样品的非等温示差扫描显微镜实验。结果(放热峰),用于冷却速度5℃/分钟从图可以看出4。结晶度(X Ç)可通过集成的结晶放热,并通过与100%结晶试样的熔融焓除以计算。其结果示于图5。基于半衰期图观察到5时,拉伸流动对准了粘土片。我们也可以看到通过检查增加的最终结晶,它反映了面向区域的成核作用。在增加X Ç值显示通过拉伸流动的三维网破。这些结果证明通过流变学测量获得的结论。
考虑到膜的样品的熔化行为冷却至10℃/分钟(参见图6),它可以说是消失肩在115℃,由于粘土片晶的存在,已经出现因为三维网络破裂,并在119℃的峰值已经转移到122℃,反映了较厚的lamellaes通过拉伸流动的形成。我们未来的工作将尝试使用显微镜技术来验证这些结果。
BEHZAD纳扎里
缅因大学
贝赫扎德纳扎里是化学和生物工程部门内的博士候选人。他的研究兴趣主要集中在非牛顿流模型和流变学,聚合物系统,聚合物加工和纳米复合材料的物理化学性质。
侯赛因Nazockdast
科技Amirkabir大学
侯赛因Nazockdast是在聚合物工程和色彩技术系教授。他的研究着眼于聚合物加工,流变学,以及纳米复合材料。
阿里·阿斯加尔Katbab
科技Amirkabir大学
阿里·阿斯加尔Katbab是在聚合物工程和色彩技术系教授。他的研究兴趣包括聚合物加工和纳米复合材料。
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