取向高聚物结晶动力学参数的解析方法研究

作     者：任敏巧 

作者单位：天津工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张志英;吴世臻

授予年度：2002年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070305[理学-高分子化学与物理] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 

主      题：取向高聚物 结晶动力学 动力学参数 非等温结晶 聚对苯二甲酸乙二酯纤维 模型 非线性曲线拟合 拟合误差 

摘      要：本文用等速升温DSC方法研究了取向高聚物的非等温结晶动力学，提出了适用于取向高聚物的结晶过程模型，导出了与该模型相匹配的取向高聚物的结晶动力学方程，并提出了从取向高聚物DSC升温曲线解析结晶动力学参数的新方法。对取向聚对苯二甲酸乙二酯(PET)纤维的研究结果表明，采用新方法能获得较多的结晶动力学参数。与其他方法相比，用新方法获得的结晶动力学参数计算出的理论曲线与实验数据能更好地吻合。 首先以PET初生纤维为原料，制备不同取向的PET纤维。利用等速升温DSC方法对PEI初生纤维和一系列PET取向纤维进行测试，且使样品分别处于定长和松弛状态。结果表明，与各向同性纤维相比，取向PET纤维的冷结晶峰明显向低温方向移动，呈现为弥散宽峰。在计算机上放大，发现弥散宽峰是由多重结晶峰叠加而成的。采用等温方法对取向PET纤维的研究结果进一步证实结晶重峰的存在。为此，本文提出了适用于取向高聚物的结晶过程模型，并推导了取向高聚物的结晶动力学方程。在此基础上，提出了从取向高聚物DSC升温曲线解析结晶动力学参数的新方法，包括分峰法和整体拟合法。将新方法用于取向PET纤维结晶动力学的研究，结果表明，采用这两种新方法均可获得更多的结晶动力学参数，并发现采用分峰和整体拟合相结合的方法对数据处理，可使获得的参数具有更高的可靠性，且明显优于文献报导的方法。 本文将取向PET纤维的结晶模型看做由三个具有不同结晶机理的结晶过程的叠加，并由结果分析发现，与各向同性样品相比，取向PET纤维的低温部分结晶速率常数增加很快，而在高温部分则变慢。可认为拉伸作用增加了链段排列的有序性，使由链段取向引起的一次成核数量增加，导致低温下结晶速率常数增加很快;高温部分结晶速率常数变慢与取向PET纤维的完全无定形部分重量减少有关。前两个结晶过程Avrami指数n2值均在l～2之间，后一个结晶过程n2值在3～4之间。根据获得的Avrami指数值推测，取向PET纤维低温结晶峰主要生成束状晶体，但成核方式分别为预先成核和散现成核，因而出现两个结晶峰;高温结晶峰则生成不完善的球状晶体。同时发现，取向PET纤维的结晶过程也与样品的测试状态有关。