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

论文题目: 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

论文类型: 博士论文

论文专业: 材料学

作者: 何其佳

导师: 徐僖

关键词: 微波辐照,聚乙烯,聚丙烯,氟树脂,复合材料

文献来源: 四川大学

发表年度: 2005

论文摘要: 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(衰减全反射傅立叶变换红外光谱)、二向色性ATR-FTIR、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/Al(或iPP)/Al 中HDPE(或iPP)界面层结晶结构的影响。微波辐照可使HDPE/Al 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,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/Al 中iPP 界面层发生了α→β晶型转变,β晶型有序度增加,晶格缺陷减小,晶粒尺寸增大,结晶结构趋于完善;在相同辐照条件下,β晶型晶格微观畸变、微观应力和点阵静畸变应力均小于α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。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章 前言

1.1 微波辐照在高分子材料加工改性方面的研究现状

1.1.1 微波固化

1.1.2 微波在橡胶加工中的应用

1.1.3 微波引发的聚合反应

1.1.4 聚合物共混材料或复合材料的微波改性

1.2 本论文构思

1.2.1 聚烯烃/炭黑导电材料PTC 效应的研究

1.2.2 压电复合材料的研究

1.3 本论文的研究目的、意义和主要内容

1.4 本论文的创新点

参考文献

第二章 实验部分

2.1 原料

2.2 样品制备

2.2.1 微波辐照装置

2.2.2 微波等离子辐照装置

2.2.3 样品的制备

2.3 测试与表征

参考文献

第三章 微波辐照对聚烯烃/Al 复合材料结构与性能的影响

3.1 微波辐照对“包覆结构”材料中聚合物界面层结晶结构影响

3.1.1 HDPE/Al “包覆模型”的建立

3.1.2 微波辐照对HDPE/Al“包覆结构”材料结晶结构的影响

3.1.3 微波辐照对iPP/Al“包覆结构”材料结晶结构的影响

3.2 微波辐照对HDPE

3.2.1 HDPE 的ATR-FTIR 分析

3.2.2 微波辐照对HDPE 结晶度的影响

3.2.3 微波辐照对HDPE 晶型的影响

3.2.4 微波辐照对HDPE 界面结晶度和晶粒尺寸的影响

3.2.5 微波辐照对HDPE 界面残余应力的影响

3.2.5.1 宏观残余应力分析

3.2.5.2 微观残余应力分析

3.2.5.3 点阵静畸变应力分析

3.3 微波辐照对iPP/Al“夹心结构”材料中iPP 界面层结晶结构影响

3.3.1 iPP 的FTIR 分析

3.3.2 微波辐照对iPP 结晶度的影响

3.3.3 微波辐照对iPP 界面结晶结构的影响

3.3.4 微波辐照对iPP 界面残余应力的影响

3.3.4.1 宏观残余应力分析

3.3.4.2 微观残余应力分析

3.3.4.3 点阵静畸变应力分析

3.4 本章小结

参考文献

第四章 微波辐照对聚烯烃/炭黑复合材料结构与性能的影响

4.1 微波辐照对聚烯烃/炭黑复合材料PTC 性能的影响

4.1.1 微波辐照对聚烯烃/炭黑复合材料电阻率温度依赖性的影响

4.1.2 微波辐照对聚烯烃/炭黑复合材料PTC 强度的影响

4.2 微波辐照对聚烯烃

4.2.1 ATR 分析

4.2.1.1 HDPE/CB“夹心结构”材料的ATR 分析

4.2.1.2 iPP/CB“夹心结构”材料的ATR 分析

4.2.2 DSC 分析

4.2.2.1 HDPE/CB 复合材料中HDPE 本体结晶区的DSC 分析

4.2.2.2 iPP/CB 复合材料中iPP 本体结晶区的DSC 分析

4.2.2.3 微波辐照对聚烯烃本体“熔融速度”和“结晶速度”的影响

4.2.2.4 HDPE/CB“包覆结构”材料中 HDPE 界面结晶区的 DSC 分析

4.2.2.5 iPP/CB“包覆结构”材料中 iPP 界面结晶区的 DSC 分析

4.2.2.6 微波辐照对聚烯烃界面“熔融速度”和“结晶速度”的影响

4.2.3 XRD 分析

4.2.3.1 HDPE/CB 复合材料中HDPE 本体的XRD 分析

4.2.3.2 iPP/CB 复合材料中iPP 本体的XRD 分析

4.2.3.3 HDPE/CB“包覆结构”材料中 HDPE 界面的 XRD 分析

4.2.3.4 iPP/CB“包覆结构”材料中iPP 界面的XRD 分析

4.2.4 DMTA 分析

4.2.4.1 HDPE/CB 复合材料的DMTA 分析

4.2.4.2 iPP/CB 复合材料的DMTA 分析

4.2.5 SEM 分析

4.3 微波等离子处理对聚烯烃表面化学组成和结晶结构的影响

4.3.1 XPS 分析

4.3.2 DCA 分析

4.3.3 FTIR 分析

4.3.3.1 微波等离子处理对HDPE 表面的影响

4.3.3.2 微波等离子处理对 HDPE/CB“夹心结构”材料中 HDPE表面的影响

4.3.3.3 微波等离子处理对iPP 表面的影响

4.3.3.4 微波等离子处理对iPP/CB“夹心结构”材料中 iPP 表面的影响

4.3.3.5 在不同气氛下微波等离子处理对HDPE 和iPP 表面的影响

4.3.4 XRD 分析

4.3.4.1 微波等离子处理对 HDPE 和 HDPE/CB“夹心结构”材料中HDPE 本体的影响

4.3.4.2 微波等离子处理对 HDPE 和 HDPE/CB“夹心结构”材料中HDPE 表面的影响

4.3.4.3 微波等离子处理对iPP 和iPP/CB“夹心结构”材料中 iPP本体的影响

4.3.4.4 微波等离子处理对iPP 和iPP/CB“夹心结构”材料中 iPP表面的影响

4.3.5 偏光显微镜分析

4.4 微波辐照对聚烯烃/炭黑复合材料性能的影响

4.4.1 微波辐照对聚烯烃/炭黑复合材料电性能的影响

4.4.2 微波辐照对聚烯烃/炭黑复合材料热膨胀性能的影响

4.5 本章小结

参考文献

第五章 微波辐照对PVDF/PZT 压电复合材料结构与性能的影响

5.1 微波辐照对PVDF/PZT 复合材料性能的影响

5.1.1 微波辐照对PVDF/PZT 复合材料压电性能的影响

5.1.2 微波辐照对PVDF/PZT 复合材料介电性能的影响

5.1.2.1 在不同测试频率PVDF/PZT 复合材料的介电常数

5.1.2.2 在不同测试频率PVDF/PZT 复合材料的介电损耗

5.1.2.3 微波辐照对PVDF/PZT 复合材料介电常数的影响

5.1.2.4 微波辐照对PVDF/PZT 复合材料介电损耗的影响

5.2 微波辐照对PVDF

5.2.1 FTIR 分析

5.2.1.1 PVDF 的FTIR 分析

5.2.1.2 100/10 PVDF/PZT 复合材料的FTIR 分析

5.2.1.3 PVDF/PZT“包覆结构”材料的漫反射红外分析

5.2.2 XRD 分析

5.2.3 DSC 分析

5.2.3.1 PVDF 的DSC 分析

5.2.3.2 PVDF/PZT 复合材料的DSC 分析

5.2.3.3 PVDF/PZT“包覆结构”材料的DSC 分析

5.2.4 DMTA 分析

5.3 微波等离子处理对PVDF 表(界)面化学组成和结晶结构的影响

5.3.1 XPS 分析

5.3.2 DCA 分析

5.3.3 FTIR 分析

5.3.3.1 PVDF 表(界)面化学组成的变化

5.3.3.2 PVDF 表(界)面结晶结构的变化

5.3.4 XRD 分析

5.4 本章小结

参考文献

第六章 结论

攻读博士学位期间发表(和待发表)的论文

致谢

声明

发布时间: 2005-10-17

参考文献

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• [3].聚合物/多壁碳纳米管复合材料结构与性能的研究[D]. 周桢.上海交通大学2007
• [4].核磁共振技术对固体高聚物及其复合材料结构非均匀性的研究[D]. 严小伟.浙江大学2007
• [5].聚丙烯基、尼龙11基复合材料结构和性能的研究[D]. 何晓峰.吉林大学2008
• [6].基于光纤传感技术的复合材料结构全寿命健康监测研究[D]. 赵海涛.哈尔滨工业大学2008
• [7].大型复合材料结构热压罐工艺温度场权衡设计[D]. 张铖.哈尔滨工业大学2009
• [8].基于界面分析的光纤智能复合材料结构强度性能研究[D]. 刘荣梅.南京航空航天大学2010
• [9].复合材料结构准静态压剪渐进失效机理研究[D]. 梁嫄.上海交通大学2015
• [10].易碎复合材料的设计、制备工艺与性能试验研究[D]. 魏凤春.郑州大学2009

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