Пуркунанда ба рафтори кристаллизатсияи полимер чӣ гуна таъсир мерасонад?

Кашфи хосиятҳои аълои композитҳои нейлон 6/гилӣ дар солҳои 1980 боиси таҳқиқоти зиёд дар бораи композитҳои полимерии пуршуда ва фаҳмиши нав дар бораи нақши пуркунандаҳо дар полимерҳо гардид. Дар ин ҷо ба таъсири пуркунандаҳо ба рафтори кристаллизатсияи полимерҳо нигоҳ карда мешавад.

Таъсири пуркунандаҳо ба морфологияи кристаллии полимерҳо

Илова кардани пуркунандаҳо ба морфологияи кристаллии полимер таъсир мерасонад:

Полимерҳои кристаллӣ дар шароити гуногуни кристаллизатсия шаклҳои гуногуни кристаллиро ташкил медиҳанд ва кристаллҳои курашакл яке аз маъмултарин шаклҳои хоси кристаллизатсияи полимер мебошанд. Дар шароити муқаррарии шаклдиҳӣ ва коркард, полимерҳои кристаллӣ одатан шаклҳои кристаллии курашаклро ташкил медиҳанд.

Илова кардани пуркунандаҳо дар ташаккули гетерогении ядро ​​ва такмили донаҳо нақш мебозад:

Кристаллҳои калон ва камшакли курашакл хурд ва фишурда мешаванд ва такмили кристаллҳои курашакл ва беҳтар кардани устувории мавод муфид буда, метавонанд усули муассир барои мустаҳкам кардани полимерҳо бошанд.

Мутобиқати пуркунанда бо матритсаи қатрон инчунин ба морфологияи кристаллӣ таъсир мерасонад:

Масалан, Цяо Фанг ва ҳамкоронаш муайян карданд, ки монтмориллонитҳои органикӣ сохтори кристаллии курашаклии нейлон 6-ро вайрон мекунанд, асосан аз он сабаб, ки молекулаҳои нейлон 6 таъсири пайвастшавии қавӣ бо зарраҳои монтмориллонитҳои органикӣ доранд, аз ин рӯ, ҳаракати сегментҳои занҷири молекулавии нейлон 6 дар раванди кристаллизатсия халалдор мешавад ва парвариши он дар тартиби симметрӣ ва мунтазам дар самти радиалӣ душвор аст, ки раванди афзоиши кристаллизатсия халалдор мешавад ва бо ин васила кристаллҳои нопурраро ба вуҷуд меорад.

Дар раванди қолаббандии композитҳои полимерии пур аз нахдор, нахҳо метавонанд нақши ядрошавӣ дошта бошанд ва кристаллҳои сферӣ дар раванди афзоиш дигар шароит барои афзоиши сеченака надоранд, ки баъдан шакли афзоиши сутуншаклро мегирад, яъне афзоиши якченака нигаронидашуда, ки кристаллҳои кундалангро ба вуҷуд меорад.

Мисолҳо:

Агентҳои ядрокунанда як синфи моддаҳое мебошанд, ки метавонанд рафтори кристаллизатсияи қатронҳоро тағйир диҳанд ва морфологияи микроскопии полимерҳоро тағйир диҳанд, то ба онҳо хосиятҳо ва вазифаҳои нав диҳанд ва мавзӯи гарми таҳқиқоти ҷорӣ дар дохил ва хориҷи кишвар мебошанд.

Механизми амал: Дар ҳолати гудохташуда, вақте ки агенти ядрокунанда ядроҳои заруриро таъмин мекунад, полимер аз ядрошавии якхела ба ядрошавии гетерогенӣ тағйир меёбад, ки суръати кристаллизатсияро суръат мебахшад ва сохтори донаҳоро такмил медиҳад ва инчунин сахтии маҳсулотро беҳтар мекунад.

Агентҳои ҳастасозро асосан ба агентҳои ҳастасозандаи ғайриорганикӣ, агентҳои ҳастасозандаи органикӣ ва агентҳои ҳастасозандаи полимер тақсим кардан мумкин аст. Агентҳои ҳастасозандаи нанозарраҳо ба нуқтаи гарми таҳқиқоти агентҳои ҳастасоз табдил ёфтаанд, зеро марказҳои фаъоли онҳо дар рӯи замин зиёданд, ки метавонанд бо субстрат зич пайваст шаванд ва мутобиқати беҳтар дошта бошанд ва зарраҳо ҳангоми таъсири қувваҳои беруна ба осонӣ якҷоя ҷудо намешаванд.

Таъсири пуркунандаҳо ба кинетикаи кристаллизатсияи полимер

Раванди кристаллизатсияи полимер аз ду марҳила иборат аст: ядрошавӣ ва афзоиш. Муодилаи Аврами одатан барои тавсифи раванди кристаллизатсияи изотермикии полимерҳо истифода мешавад ва бо ёфтани индекси Аврами n ва доимии суръати кристаллизатсия К, механизми афзоиши кристаллҳо ва суръати афзоишро ба даст овардан мумкин аст.

Муча М ва ҳамкоронаш дар таҳқиқоти худ оид ба кинетикаи кристаллизатсияи PP-и пур аз сиёҳи карбон муайян карданд, ки падидаи думарҳилаии кристаллизатсия вуҷуд дорад: дар марҳилаи аввали кристаллизатсия, ки бо ядрошавии гетерогении PP алоқаманд аст, ядрошавӣ дар сатҳи зарраҳои сиёҳи карбон, дар марҳилаи аввали кристаллизатсия бархӯрди ядроҳо ба амал наомад ва афзоиш маҳдуд нашуд; пас аз он марҳилаи сусти кристаллизатсия омад, ки дар он суръати афзоиш аз сабаби бархӯрди мутақобилаи байни кристаллҳо суст шуд. Дар марҳилаи аввали кристаллизатсия, n тақрибан 2.0 буд, дар ҳоле ки дар марҳилаи охири кристаллизатсия, n тақрибан 3.0 буд. Инчунин муайян карда шуд, ки илова кардани миқдори гуногуни сиёҳи карбон ба арзишҳои K ва n таъсири гуногун дорад. Дар ҳамон ҳарорати кристаллизатсия, арзиши K бо афзоиши иловаи сиёҳи карбон афзоиш ёфт.

Мувофиқи муодилаи Аврами, арзиши n бояд адади бутуни мусбат камтар ё баробар ба 4 бошад. Дар амал, арзиши n-и раванди кристаллизатсияи полимерҳо одатан адади даҳӣ буда, ба 5 баробар ба назар мерасад, ки ин нишон медиҳад, ки раванди воқеии кристаллизатсия аз муодилаи Аврами дур мешавад ва падидаи кристаллизатсияи дуюмдараҷа ё бархӯрди сферавии кристаллҳо ба амал меояд.

Модели сохтори кристаллии полимерҳои пуршуда

Дар даҳсолаҳои охир, назария ва таҷрибаҳо пурра нишон доданд, ки дар ҳақиқат минтақаи гузариш байни минтақаҳои кристаллӣ ва аморфии кристаллӣ вуҷуд дорад. полимерҳо, яъне қабати мобайнӣ, ки фазаи мобайнии кристаллӣ – аморфӣ номида мешавад.

Таъсири талк ба сохтори минтақаи кристаллӣ, минтақаи аморфӣ ва фазаи мобайнии полиэтилени зичии паст (LDPE) бо истифода аз спектроскопияи инфрасурхи дученакаи динамикӣ таҳлил карда шуд. Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки илова кардани талк дар модели сохтори кристаллии LDPE тағйироти муайянеро ба вуҷуд меорад ва хулоса бароварда мешавад, ки талк бо минтақаи кристаллӣ, вале на бо фазаи аморфӣ, зич алоқаманд аст, ки ба схемаи сохтории хулоса оварда мерасонад.

Омӯзиши таъсири пуркунандаҳо ба рафтори кристаллизатсияи полимерҳо метавонад ба фаҳмиши беҳтари механизми кристаллизатсия ва модели кристаллизатсияи полимерҳои кристаллӣ оварда расонад. Ғайр аз ин, рафтори кристаллизатсияи полимерҳои пуршуда метавонад мустақиман ба хосиятҳои композитҳо таъсир расонад, аз ин рӯ ба ин бояд диққат дод.

Гарчанде ки дар омӯзиши таъсири пуркунандаҳо ба хосиятҳои кристаллии полимерҳо пешрафти муайяне ба даст омадааст, аммо ҳанӯз ҳам таҳқиқоти амиқтар, систематикӣ ва муфассалтар вуҷуд надоранд ва агар ин ҷанбаро систематизатсия кардан мумкин бошад, он бояд ба сатҳи баланди таҳқиқот дар омодасозӣ ва хосиятҳои мавод оварда расонад.