碳納米管-聚丙烯復(fù)合材料流變及剪切誘導(dǎo)結(jié)晶行為研究.pdf

1、本論文選用了較大長(zhǎng)徑比碳納米管，制備了碳納米管/聚丙烯復(fù)合材料，研究了該復(fù)合材料的流變學(xué)和結(jié)晶行為以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與擠出加工行為之間的關(guān)系。研究?jī)?nèi)容主要包括以下三個(gè)方面:
　　 1.大長(zhǎng)徑比碳納米管/聚丙烯復(fù)合材料中形成處于非平衡態(tài)的碳納米管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并對(duì)復(fù)合材料的流變性質(zhì)產(chǎn)生一定的影響。碳納米管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致復(fù)合材料在穩(wěn)態(tài)剪切時(shí)表現(xiàn)出復(fù)雜的法向應(yīng)力差變化行為，暗示碳納米管及其網(wǎng)絡(luò)變形可能會(huì)產(chǎn)生負(fù)法向應(yīng)力差。在毛細(xì)管擠出實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，復(fù)

2、合材料熔體擠出脹大比隨碳納米管濃度的增加而顯著減小，而且尺寸穩(wěn)定性逐步提高。當(dāng)復(fù)合材料中碳納米管濃度高于凝膠濃度時(shí)，復(fù)合材料熔體出現(xiàn)罕見(jiàn)的擠出縮小現(xiàn)象，推斷這一現(xiàn)象與負(fù)法向應(yīng)力差行為密切相關(guān)，此時(shí)復(fù)合材料體系中形成了穩(wěn)定的碳納米管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能夠維持流動(dòng)場(chǎng)下碳納米管網(wǎng)絡(luò)“聯(lián)接”的旋轉(zhuǎn)扭曲行為。
　　 2.通過(guò)動(dòng)態(tài)流變學(xué)方法研究?jī)煞N不同聚丙烯(iPP)及其與碳納米管(CNTs)復(fù)合材料（CNTs/iPP）的動(dòng)態(tài)黏彈性，并進(jìn)一步以毛細(xì)

3、管流變儀研究了熔體黏彈性對(duì)iPP及CNTs/iPP復(fù)合材料擠出特性的影響。CNTs/iPP復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量G在低頻區(qū)域均顯示出與頻率無(wú)關(guān)的類固體平臺(tái)區(qū)，說(shuō)明復(fù)合材料內(nèi)均形成了穩(wěn)定的CNT網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。同iPP基體相比復(fù)合材料的黏度和剪切應(yīng)力明顯提高，并表現(xiàn)出強(qiáng)烈的剪切變稀行為。CNTs/iPP復(fù)合材料的擠出物螺旋畸變同iPP相比較均顯著減弱。以黏彈性較強(qiáng)的聚丙烯為基體的復(fù)合材料熔體在較低剪切速率下出現(xiàn)了擠出收縮特性，而以黏彈性較弱的聚丙烯

4、為基體的復(fù)合材料熔體在較高擠出速率下也表現(xiàn)出擠出收縮特性。CNT網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)抑制了黏彈性iPP鏈的形變和彈性回復(fù)被認(rèn)為是產(chǎn)生擠出縮小的主要原因。
　　 3.利用差示掃描量熱儀(DSC)、光學(xué)顯微鏡、剪切熱臺(tái)、流變儀研究了碳納米管含量和剪切作用分別對(duì)復(fù)合材料剪切結(jié)晶行為的影響。流變學(xué)方法研究剪切結(jié)晶可以定量分析成核密度，避免了光學(xué)方法研究中的成核過(guò)多或球晶難以識(shí)別等問(wèn)題。研究發(fā)現(xiàn)靜態(tài)結(jié)晶時(shí)少量CNTs的加入就可以顯著促進(jìn)成核，然而CN