聚苯乙烯及聚苯乙烯-納米碳酸鈣復(fù)合材料物理老化行為的研究.pdf

1、物理老化是非晶態(tài)高聚物材料在其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度之下使用、存放過程中自發(fā)發(fā)生的一種分子鏈段重排(松弛)行為。一方面,物理老化行為不可避免,且對(duì)材料的熱力學(xué)、機(jī)械性能產(chǎn)生顯著影響,以改變材料的應(yīng)用價(jià)值和使用壽命;另一方面,物理老化行為發(fā)生在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Glass transition temperature, Tg)之下,與材料的玻璃化轉(zhuǎn)變存在關(guān)聯(lián),可以通過玻璃態(tài)高聚物的物理老化現(xiàn)象給出的分子鏈松弛與重排信息,來研究和認(rèn)識(shí)其結(jié)構(gòu)與性能間的

2、關(guān)系。因此,對(duì)玻璃態(tài)下物理老化行為的研究,對(duì)于指導(dǎo)高分子材料的使用具有潛在的應(yīng)用價(jià)值;同時(shí)對(duì)認(rèn)識(shí)玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)及其轉(zhuǎn)變具有十分重要的理論意義。然而,常溫條件下,通常需要數(shù)十年的時(shí)間跨度才能觀察到明顯的物理老化行為,這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了實(shí)驗(yàn)研究可接受的時(shí)間跨度。基于此,目前對(duì)玻璃態(tài)物理老化行為的研究,多采用模擬手段,以在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到研究效果和目的。
　　本文利用差示掃描量熱(DSC)、X射線衍射光譜(XRD)以及熒光光譜(Fluorescen

3、ce spectroscopy)等方法探究了物理老化行為對(duì)聚苯乙烯(Ps)分子鏈段松弛過程的影響;同時(shí)對(duì)聚苯乙烯/納米碳酸鈣復(fù)合材料經(jīng)物理老化后的松弛行為進(jìn)行了初步探究,并運(yùn)用相應(yīng)理論對(duì)上述研究結(jié)果進(jìn)行了分析、解釋。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:物理老化行為對(duì)無規(guī)聚苯乙烯(α-Ps)松弛過程影響顯著。α-Ps的物理老化行為表現(xiàn)出與老化時(shí)間(Aging time, ta)和老化溫度(Aging temperature,Ta)的正相關(guān)性,與淬火

4、速率(Quenching rate, Rq)的負(fù)相關(guān)性,論文運(yùn)用自由體積理論解釋了該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。老化過程中的相關(guān)熱力學(xué)參數(shù),如:玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)、峰值溫度(Peak temperature, Tp)、熱焓(Enthalpy)、脆性參數(shù)(Fragility parameter, m)等隨老化時(shí)間和淬火速率的變化表現(xiàn)出了一定的變化趨勢。
　　聚苯乙烯/納米碳酸鈣復(fù)合材料的老化行為也表現(xiàn)出與老化時(shí)間的正相關(guān)性;同時(shí),通過KWW方程計(jì)