论文部分内容阅读
在聚合物共混物中加入填料,或者在填充聚合物中加入另一种聚合物,都是极具发展前景的材料改性方法。尤其是原位混杂复合材料新概念的提出,增强剂由微米级的无机填料和亚微米级的液晶聚合物微纤组成,并且液晶聚合物微纤是在流动中原位形成,既提高了材料的力学性能,又改善了加工性。有趣的是,当填料促进液晶分散相变形时,会出现所谓的“流变混杂效应”,即:由于受到共混物中贫相聚合物的影响,三元聚合物共混物的熔体黏度随着填料加入量的增加而降低的流变学现象。可见,填料对分散相形态的影响是材料性能优化的关键。虽然已有大量工作研究了不相容共混物的形态和流变行为,但都极少考虑填料因素。本论文系统地研究了填料对共混物形态和流变行为的影响,并对填料控制下的分散相液滴形态演变规律进行了深入探讨。
为此,本文作者采用熔融共混的方法制备了空心玻璃微珠填充的聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯共混物和不同形状填料如球状的玻璃微珠、棒状的短切玻璃纤维和片状的云母填充的聚碳酸酯/热致液晶聚合物共混物,其中包括三种不同尺寸的玻璃微珠。使用毛细管流变仪和平行板流变仪分别研究了这些共混物的稳态剪切和动态流变行为,并用扫描电子显微镜研究了共混物在不同剪切速率下的形态。本论文的主要结论如下:
1.填料通过流体力学作用控制分散相液滴的形态演变。流体力学作用的强度和性质取决于填料的含量、尺寸和形状以及表观剪切速率等因素。其中,球形填料的含量和尺寸可以表达为堆积密度,当堆积密度较低时,球形填料通过产生在强度上正比于表观剪切速率的局部剪切场提高分散相液滴的毛细管数Cα,促进液滴的变形和破裂;当堆积密度足够高时,在球形填料间隙,较强的表观剪切流被转变为拉伸流,有效促进分散相液滴的变形成纤。非球形填料主要通过在较高的剪切速率下取向,在填料附近产生拉伸流,促进分散相液滴的变形成纤。同时,填料通过空间作用控制分散相液滴的聚集。
2.填料在热力学作用力驱动下选择性分布于共混物中。填料与分散相液滴的相互接近利于流体力学作用对液滴形态演变的控制。填料进入分散相中,或者分散相液滴进入填料片层中,都会不利于液滴的变形。
3.加入填料对共混物流变行为的影响取决于填料的性质、填料的流体力学作用及其控制下的分散相形态以及界面状况。