流變&拉曼:表征高分子材料在融化和結(jié)晶過程中的宏觀物性與微觀結(jié)構(gòu)
概述
高分子的結(jié)晶能力與材料的結(jié)構(gòu)特征相關(guān),高分子的結(jié)構(gòu)對稱性越高,越容易結(jié)晶。選擇合適的聚乙烯材料,需了解其微觀結(jié)構(gòu)。此外,聚合物的結(jié)晶和融化過程對很多工業(yè)生產(chǎn)工藝有較為重大的影響。研究聚合物結(jié)晶和融化過程,對于聚合物的優(yōu)化改性和優(yōu)化生產(chǎn)工藝來說至關(guān)重要。
聚乙烯產(chǎn)品
安東帕MCR系列流變儀和CORA系列拉曼光譜儀聯(lián)用,研究茂金屬聚乙烯(mPE)融化和凝固過程中物理、化學性能變化。一方面,流變儀追蹤mPE融化和凝固過程中粘彈性變化,從宏觀角度研究融化和結(jié)晶過程中物理性能的變化;另一方面,拉曼光譜儀測試相同過程mPE分子鏈結(jié)構(gòu)變化,從微觀分子角度展現(xiàn)融化和結(jié)晶過程伴隨的化學結(jié)構(gòu)變化。綜合二者,對mPE融化和結(jié)晶過程進行了不同層面的探討,為mPE的改優(yōu)化和改性提供了可靠的依據(jù)。
MCR流變儀+CORA拉曼光譜儀
MCR-CORA聯(lián)用示例:結(jié)晶過程
降溫試驗,觀察樣品的結(jié)晶過程。樣品在降溫初始階段,體現(xiàn)了常規(guī)的熔體行為,即損耗模量高于儲能模量約半個數(shù)量級。在降溫過程中,樣品內(nèi)能下降,分子熱運動強度降低,其宏觀行為體現(xiàn)為模量的小幅上升。模量上升的斜率接近于零。隨后樣品的模量快速上升,儲能模量和損耗模量出現(xiàn)交點,樣品黏彈性屬性出現(xiàn)了顯著的變化。這一過程中聚合物發(fā)生了大量結(jié)晶,分子間作用力增加,同時微晶體起到了物理交聯(lián)的作用,造成了樣品的模量上升超過260倍。
同一過程,拉曼光譜圖反應(yīng)了降溫結(jié)晶過程中微觀分子結(jié)構(gòu)的變化。聚乙烯融化過程中聚合物分子CC長鏈構(gòu)象發(fā)生了轉(zhuǎn)變。固態(tài)PE在1128 cm-1峰很明顯,這個峰來自于C-C長鏈全反式構(gòu)象(all-trans conformation)。由于PE的結(jié)晶區(qū)CC鏈主要是C-C長鏈全反式構(gòu)象(all-trans conformation);因此,可用1128 cm-1峰作為結(jié)晶指標。此外,1060 cm-1的出現(xiàn)也與C-C長鏈全反式構(gòu)象(all-trans conformation)有關(guān)。融化狀態(tài)下,PE的C-C鏈的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生了大量的鄰位交叉構(gòu)象(gauche conformation)破壞原有的C-C長鏈全反式構(gòu)象,而1083 cm-1來自于鄰位交叉構(gòu)象C-C鏈。因此,用1083 cm-1表征聚合物的“無定形”狀。另外兩個峰,1300 cm-1和1440 cm-1,分來自于CH2的面內(nèi)轉(zhuǎn)動和剪切振動,PE的結(jié)晶過程和融化過程對于這兩個峰強度的影響比較小。
相關(guān)產(chǎn)品
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