填料對(duì)聚合物結(jié)晶行為有什么樣的影響

填料對(duì)聚合物晶體形態(tài)的影響填料的加入會(huì)影響聚合物的結(jié)晶形態(tài)：在不同的結(jié)晶條件下結(jié)晶聚合物形成不同的結(jié)晶形態(tài)，球晶是高聚物結(jié)晶一種最常見的特征形式。在一般的成型加工條件下，結(jié)晶高聚物通常形成球晶形態(tài)。填料的加入起到異相成核、細(xì)化晶粒的作用：大而稀疏的球晶變得小而緊密,而球晶的細(xì)化和對(duì)提高材料的韌性是有益的,可以成為增韌聚合物的有效方法。填料與樹脂基體的相容性也對(duì)結(jié)晶形態(tài)有影響：例如喬放等人發(fā)現(xiàn)有機(jī)化后的蒙脫土破壞尼龍6的球晶結(jié)構(gòu)，主要原因是尼龍6分子與有機(jī)化蒙脫土微粒有很強(qiáng)的偶聯(lián)作用，使尼龍6分子鏈段運(yùn)動(dòng)在結(jié)晶過(guò)程中受到阻礙，很難沿徑向?qū)ΨQ規(guī)則地排列生長(zhǎng)，使結(jié)晶生長(zhǎng)過(guò)程受阻，從而生成不完整晶體。纖維狀填充聚合物復(fù)合材料在成型加工過(guò)程中，纖維可能起到成核作用，球晶在生長(zhǎng)過(guò)程中不再具有三維生長(zhǎng)的條件，這時(shí)的生長(zhǎng)形式為柱狀生長(zhǎng)，即定向的一維生長(zhǎng)產(chǎn)生了橫晶。舉例：成核劑是一類能夠改變樹脂結(jié)晶行為并改變聚合物的微觀形態(tài)而使聚合物具有新的特性和功能的物質(zhì)，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。作用機(jī)理：在熔融狀態(tài)下，由于成核劑提供了所需的晶核，聚合物由原來(lái)的均相成核轉(zhuǎn)變成異相成核，從而加快了結(jié)晶速度，使晶粒結(jié)構(gòu)細(xì)化，同時(shí)還提高了產(chǎn)品的剛性。成核劑主要可分為無(wú)機(jī)成核劑、有機(jī)成核劑和高分子成核劑。而納米粒子成核劑由于其表面活性中心多，可以和基體緊密結(jié)合，相容性較好，當(dāng)受到外力作用時(shí)粒子不易于集體脫離，同時(shí)由于應(yīng)力場(chǎng)的相互作用在基體內(nèi)產(chǎn)生了很多的微變形區(qū),可以吸收大量的沖擊能等而使其成為成核劑研究的熱點(diǎn)。填料對(duì)聚合物結(jié)晶動(dòng)力學(xué)的影響聚合物結(jié)晶過(guò)程包括成核和生長(zhǎng)兩個(gè)階段。通常用Avrami方程描述高分子的等溫結(jié)晶過(guò)程，通過(guò)求出Avrami指數(shù)n和結(jié)晶速率常數(shù)K，可以得出晶體的生長(zhǎng)機(jī)理和生長(zhǎng)的速率。MuchaM等人在研究炭黑填充PP的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)時(shí)發(fā)現(xiàn)，存在兩步結(jié)晶現(xiàn)象：在結(jié)晶初期與PP的異相成核有關(guān)，在炭黑顆粒表面成核，結(jié)晶初期晶核沒有發(fā)生碰撞，生長(zhǎng)沒有受到限制；接著是緩慢的結(jié)晶階段，晶體之間相互碰撞而減慢了生長(zhǎng)速率。在結(jié)晶初期n約為2.0，而結(jié)晶后期n約為3.0。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)加入不同量的炭黑對(duì)K、n的值影響不同,在相同結(jié)晶溫度下，K值隨著碳黑添加量的增加而有所增加。根據(jù)Avrami方程，n值應(yīng)該為小于等于4的正整數(shù)，而實(shí)際情況下，聚合物的結(jié)晶過(guò)程n值一般多為小數(shù)，且出現(xiàn)等于5的情況，這說(shuō)明實(shí)際的結(jié)晶過(guò)程偏離了Avrami方程，出現(xiàn)了二次結(jié)晶現(xiàn)象或球晶碰撞現(xiàn)象。填充聚合物的結(jié)晶結(jié)構(gòu)模型近十幾年來(lái)理論及實(shí)驗(yàn)已經(jīng)充分證明，在結(jié)晶高聚物晶區(qū)與非晶區(qū)之間的確存在一個(gè)過(guò)渡區(qū)即中間層，稱為結(jié)晶-非晶中間相。通過(guò)動(dòng)態(tài)二維紅外光譜分析滑石粉對(duì)低密度聚乙烯（LDPE）的晶區(qū)、無(wú)定型區(qū)和中間相結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，滑石粉的加人使得LDPE的結(jié)晶結(jié)構(gòu)模型發(fā)生一定的變化，得出滑石粉與晶區(qū)密切相連，而與無(wú)定型相沒有緊密聯(lián)系的結(jié)論，從而推測(cè)出了結(jié)構(gòu)示意圖。對(duì)于填料對(duì)聚合物結(jié)晶行為影響的研究，可以使人們對(duì)結(jié)晶聚合物結(jié)晶機(jī)理，結(jié)晶模型都有一個(gè)更好的認(rèn)識(shí)。而且填充聚合物的結(jié)晶行為可直接影響到復(fù)合材料的性能，所以這應(yīng)當(dāng)引起人們的重視。雖然目前填料對(duì)聚合物結(jié)晶性能影響的研究已經(jīng)有