Sut mae'r llenwr yn effeithio ar ymddygiad crisialu'r polymer?

Arweiniodd y darganfyddiad yn yr 1980au o briodweddau rhagorol cyfansoddion neilon 6/clai at lawer o ymchwil ar gyfansoddion polymer wedi'u llenwi a dealltwriaeth newydd o rôl llenwyr mewn polymerau. Dyma olwg ar effaith llenwyr ar ymddygiad crisialu polymerau.

Dylanwad llenwyr ar forffoleg grisial polymerau

Mae ychwanegu llenwyr yn effeithio ar forffoleg grisialog y polymer:

Mae polymerau crisialog yn ffurfio gwahanol ffurfiau crisialog o dan wahanol amodau crisialu, ac mae crisialau sfferig yn un o'r ffurfiau nodweddiadol mwyaf cyffredin o grisialu polymer. O dan amodau mowldio a phrosesu arferol, mae polymerau crisialog fel arfer yn ffurfio ffurfiau crisialog sfferig.

Mae ychwanegu llenwyr yn chwarae rhan mewn cnewyllynnu heterogenaidd a mireinio grawn:

Mae crisialau sfferig mawr a gwasgaredig yn dod yn fach a chryno, ac mae mireinio crisialau sfferig a gwella caledwch deunydd yn fuddiol a gall fod yn ddull effeithiol ar gyfer caledu polymerau.

Mae cydnawsedd y llenwr â'r matrics resin hefyd yn cael effaith ar y morffoleg grisialog:

Er enghraifft, canfu Qiao Fang et al. fod y montmorillonit organig yn dinistrio strwythur crisial sfferig neilon 6, yn bennaf oherwydd bod gan y moleciwlau neilon 6 effaith gyplu gref â'r gronynnau montmorillonit organig, fel bod symudiad segmentau cadwyn foleciwlaidd neilon 6 yn cael ei rwystro yn y broses grisialu, ac mae'n anodd tyfu mewn trefniant cymesur a rheolaidd ar hyd y cyfeiriad rheiddiol, fel bod y broses twf crisialu yn cael ei rhwystro, gan gynhyrchu crisialau anghyflawn.

Yn ystod y broses fowldio o gyfansoddion polymer wedi'u llenwi â ffibr, gall y ffibrau chwarae rôl niwcleiadu ac nid oes gan y crisialau sfferig yr amodau ar gyfer twf tri dimensiwn mwyach yn ystod y broses dwf, sydd wedyn yn cymryd ffurf twf colofnog, h.y., twf un dimensiwn wedi'i gyfeirio sy'n cynhyrchu crisialau traws.

Enghreifftiau:

Mae asiantau niwcleo yn ddosbarth o sylweddau a all newid ymddygiad crisialu resinau a newid morffoleg microsgopig polymerau i roi priodweddau a swyddogaethau newydd iddynt, ac maent yn bwnc poblogaidd ymchwil cyfredol gartref a thramor.

Mecanwaith gweithredu: Yn y cyflwr tawdd, wrth i'r asiant niwcleo ddarparu'r niwclei sydd eu hangen, mae'r polymer yn newid o niwcleo homogenaidd i niwcleo heterogenaidd, sy'n cyflymu'r gyfradd crisialu ac yn mireinio strwythur y grawn, a hefyd yn gwella anhyblygedd y cynnyrch.

Gellir rhannu asiantau niwcleo yn bennaf yn asiantau niwcleo anorganig, asiantau niwcleo organig ac asiantau niwcleo polymer. Mae asiantau niwcleo nanoronynnau wedi dod yn fan poblogaidd ar gyfer ymchwil asiantau niwcleo oherwydd eu canolfannau gweithredol niferus ar yr wyneb, y gellir eu bondio'n agos â'r swbstrad ac sydd â chydnawsedd gwell, ac nid yw'r gronynnau'n hawdd eu datgysylltu gyda'i gilydd pan fyddant yn agored i rymoedd allanol.

Effaith llenwyr ar gineteg crisialu polymer

Mae'r broses grisialu polymer yn cynnwys dau gam: niwcleiad a thwf. Defnyddir hafaliad Avrami fel arfer i ddisgrifio'r broses grisialu isothermol o polymerau, a thrwy ddod o hyd i'r mynegai Avrami n a'r cysonyn cyfradd crisialu K, gellir deillio mecanwaith twf crisialau a'r gyfradd twf.

Yn eu hastudiaeth o gineteg crisialu PP wedi'i lenwi â charbon du, canfu Mucha M et al. fod ffenomen crisialu dau gam: yng nghyfnod cynnar y crisialu yn gysylltiedig â niwcleiad heterogenaidd PP, ni ddigwyddodd unrhyw wrthdrawiad niwclysau ar wyneb gronynnau carbon du yng nghyfnod cynnar y crisialu ac ni chyfyngwyd ar dwf; ac yna cyfnod crisialu araf lle arafwyd y gyfradd twf gan wrthdrawiad cydfuddiannol rhwng crisialau. Yng nghyfnod cynnar y crisialu, roedd n tua 2.0, tra yng nghyfnod diweddarach y crisialu, roedd n tua 3.0. Canfuwyd hefyd fod ychwanegu gwahanol symiau o garbon du yn cael gwahanol effeithiau ar werthoedd K ac n. Ar yr un tymheredd crisialu, cynyddodd gwerth K gyda chynnydd ychwanegu carbon du.

Yn ôl hafaliad Avrami, dylai'r gwerth n fod yn gyfanrif positif sy'n llai na neu'n hafal i 4. Yn ymarferol, mae gwerth n y broses grisialu o polymerau fel arfer yn rhif degol ac mae'n ymddangos ei fod yn hafal i 5, sy'n dangos bod y broses grisialu wirioneddol yn gwyro o hafaliad Avrami a bod ffenomenon crisialu eilaidd neu wrthdrawiad crisial sfferig yn digwydd.

Model strwythur crisialog o bolymerau wedi'u llenwi

Yn ystod y degawdau diwethaf, mae damcaniaeth ac arbrofion wedi dangos yn llawn bod parth pontio mewn gwirionedd rhwng rhanbarthau crisialog ac amorffaidd crisialog. polymerau, h.y., haen ganolraddol, o'r enw'r cyfnod canolraddol crisialog – amorffaidd.

Dadansoddwyd effaith talc ar strwythur y rhanbarth crisialog, y rhanbarth amorffaidd a chyfnod canolradd polyethylen dwysedd isel (LDPE) gan sbectrosgopeg is-goch dau ddimensiwn deinamig. Mae'r canlyniadau'n dangos bod ychwanegu talc yn gwneud rhai newidiadau ym model strwythur crisialog LDPE, a daethpwyd i'r casgliad bod talc wedi'i gysylltu'n agos â'r rhanbarth crisialog ond nid â'r cyfnod amorffaidd, sy'n arwain at y sgematig strwythurol a gasglwyd.

Gall astudio effaith llenwyr ar ymddygiad crisialu polymerau arwain at well dealltwriaeth o fecanwaith crisialu a model crisialu polymerau crisialog. Ar ben hynny, gall ymddygiad crisialu'r polymerau wedi'u llenwi effeithio'n uniongyrchol ar briodweddau'r cyfansoddion, felly dylid rhoi sylw i hyn.

Er bod rhywfaint o gynnydd wedi bod yn yr astudiaeth o effaith llenwyr ar briodweddau crisialog polymerau, mae diffyg cymharol o hyd o astudiaethau mwy manwl, systematig a manwl, ac os gellir systemateiddio'r agwedd hon, dylai arwain at lefel uwch o ymchwil mewn paratoi a phriodweddau deunyddiau.