微波辐照对聚烯烃和氟树脂复合材料结构与性能影响的研究

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1、婴业查兰壁兰兰!坚——微波辐照对聚烯烃和氟树脂复合材料结构与性能影响的研究摘要在高分子复合材料中界面与聚合物基体紧密相连，难以区分，界面含量低，研究界面的结构变化十分困难。本文通过建立的“夹心模型”和“微粒包覆模型”模拟聚合物复合材料在微波辐照过程中微波“热效应”和“非热效应”对填料和基体界面微观结构的影响。采用ATR．FTIR(衰减全反射傅立时变换红外光谱)、二肉色性ATR—FT浓、TF—XRD(薄膜X射线衍射)、动态接触角、XPS(X射线光电子能谱)等表征方法．研究了微波辐照对本文选择的聚乙烯、聚丙烯和聚偏二氟乙烯三种通用塑料为代表的复合材料界面结晶结构

2、和化学组成梯度变化的影响以及对聚合物基体结构的影响，讨论了聚烯烃和氟树脂复合材料的微波辐照加工增容机理，以及复合材料微观结构变化与宏观物理性能的关系，为高分子材料微波辐照增容改性建立较为完善的理论基础，制备新型高分子复合材料，实现通用高分子材料的高性能化、高功能化。1．研究了微波辐照对HDPE／AI(或iPP)／A1中HDPE(或iPP)界面层结晶结构的影响。微波辐照可使HDPEJAI中HDPE界面层晶区部分的正交晶型向六方晶型转变，在相同辐照条件下，单一HDPE膜表面没有这样的变化；微波辐照使HDPE界面晶粒尺寸增大，结晶度先减小后增大；随界面层深度增加，

3、微波对HDPE晶型结构的影响逐渐减弱。HDPE界面宏观残余应力减小，微观残余应力和点阵静畸变应力在975W辐照75min时最大。微波辐照可使iPP／AI中iPP界面层发生了Ⅱ一B晶型转变．B晶型有序度增加，品格缺陷减小，晶粒尺寸增大，结晶结构趋于完善；在相同辐照条件下，0晶型晶格微观畸变、微观应力和点阵静畸变应力均小于d晶型的残余应力。残余应力的变化促进了iPP的晶型转变现象。微波辐照对HDPE和iPP本体结晶度、晶粒尺寸等没有显著影响。捅璺—————————_—————————————————————————————————————————————————

4、———————————一。一一一2．研究了微波辐照对聚烯烃／炭黑导电复合材料结构及性能的影响。微波辐照可使复合材料PTC强度增加，电阻率一温度回滞曲线面积减小，PTC性能提高。通过微波辐照可使聚烯烃／炭黑导电复合材料室温电阻率减小，线性膨胀系数变小。通过对聚烯烃／炭黑“包覆结构”和“夹心结构”两种模型材料的研究，分析了影响复合材料性能改善的结构原因。得知由于非热效应在聚烯烃界面引入了极性化学基团，界面自由能提高，增强了炭黑和聚烯烃的界面化学相互作用力。微波辐照和微波等离子体处理对聚烯烃本体的结晶结构(包括结晶度、晶粒尺i】+和熔融速度及结晶速度)并无显著影响

5、。微波等离子体处理后在iPP本体部分出现了a—B晶型转变，而在微波辐照下这种变化只在界面层被观察到。微波处理和微波等离子体处理对聚烯烃／炭黑复合材料中聚烯烃界面的结晶结构影响相似：聚烯烃界面层结晶度减小，晶粒尺寸变大，片晶厚度变小，熔融和结晶速度变慢；HDPE出现由正交晶相向六方晶相的转变，iPP构象等规度先减小后增大，随深度增自Ⅱ，转变逐渐减目自。通过微波辐照“热效应”和“非热效应”对导电复合材料两相物理增容和化学增容作用，提高了两相相互作用力，增强了复合材料的PTC性能。3．研究了微波辐照对PVDF／PZT复合材料结构与性能的影响。复合材料经微波辐照后介

6、电常数减小．介电损耗变小，热释电灵敏度提高，压电常数变化不明显，但作为压电材料使用时的灵敏度得到增强。PVDF／PZT复合材料的介电损耗峰向低频方向移动，PVDF的松弛转变活化能提高，PVDF大分子链的运动受到制约。通过对PVDF／PZT“包覆结构”和“夹心结构”两种模型材料的研究，得知由于微波等离子体效应在PVDF界面引入了极性化学基团，界面自由能提高，减小了PZT与PVDF自由能差，提高两相的化学相容性，增强了复合材料中两相相互作用力。微波辐照可使PVDF本体结晶度增大，晶粒尺寸减小：经微波等离子体处四川大学博士学位论文理PVDF／PZT“夹心结构”材料

7、界面结晶度下降。微波辐照和微波等离子体处理皆能使PVDF出现n—B晶型的转变，B晶型含量增加，这种转变在界面比在本体更为明显。微波辐照可使PVDF／PZT复合材料中两相界面物理相互作用力增强。微波辐照“热效应”和“非热效应”在PZT／PVDF复合材料中起了物理增容和化学增容作用，对PVDF分子链的束缚力增大，PVDF与PZT的相互作用力增强，使复合材料对外力、电、热等物理作用的响应灵敏度大大提高。关键词：微波辐照聚乙烯聚丙烯氟树脂复合材料EFFECT0FMICROⅥ(AVEIRRADIATl0N0NSTRUCTUREANDPROPERTYOFPOLYOLEF

8、INANDFLUORORESINCOMPOSITES