聚合物混合系统的纤维状形态

由...赞助Dynisco.2019年5月8日

目前，复合材料广泛应用于现代世界各地，如建筑，非织造布，纺织品和汽车工业。复合材料中的界面在最终机械性能中起着基本作用。添加了两种关键方法以加强基质和增强件之间的界面：（i）将第三组分添加为增容剂和（II）形态发育。关于后者，聚合物共混物的形态学发育是另一种促进两种错配聚合物的界面粘合性的另一种方法。

在过去的10年中，已经添加了许多形态 - 如液滴，¹血小板，²珊瑚，^3.和fibrillar.^4.- 以提高聚合物共混物体系的机械性能。所形成的形态下的不同因素，诸如分子量，化学结构，粘度比，以及处理参数的控制。^3.因此，可以预料到上述因素的差异对最终形成的形态产生影响。

类似地，微原纤结构已经出现在过去10年中作为一种新型的显微结构，其中，两个不相容的聚合物通过形成纤维状形态的开发原位增强共混物。^4.为了实现纤维状形态，应进行三个后续步骤：

用不同熔化的温度混合两个不相容的混合物
在t下面的温度下冷绘图_m分散相的
在T以下温度下的各向同性化_m分散相的

分散相是通过使用不同的方法如注射成型的原纤化，^5.压缩成型，^6.和纤维旋转^7.。与此相反的其他的方法，在纺丝过程插入更高的伸长应力，其可以使纤颤机构和液滴可能会遇到拉伸应力场的最大值。实验室混合挤出机（LME）由DyniSco制造已经将自己设定为具有旋转聚合物在各种温度下熔化的装置。^7,8

通过转子和模具区域控制LME的温度曲线。转子可以以不同的速度旋转，并且可以连接卷取装置以将聚合物熔体作为单丝拉。如前所述，LME的能力不仅可以用作纺纱装置，而且还可以用作纺丝装置的纤维化相中的分散相（PP）/聚酰胺6（PA6）]和[聚丙烯（PP）的聚合物共混物。）/聚三亚亚甲基对苯二甲酸酯（PTT）]（示意图1）。^7,8

LME设置及其组件生产纤维增强单丝。

示意图1。LME设置及其组件生产纤维增强单丝。

图1表示低温断裂如挤出样品和PP / PTT的纤维的表面。如可在图1（a）中可以看出 - （b）所示，挤出样品显示液滴矩阵形态，其显微组织较粗转动时升高PTT含量。滴中的6％（重量）和10％（重量）作为挤出样品中的平均直径分别为1.26±0.7微米和1.9±0.9微米。有趣的是，在图1（c）纤维的微观结构 - （d）表明，沿纤维轴取向纤维状实体。穿过纤维的原纤维的平均直径分别为0.53±0.1微米和0.9±0.4微米。由此可见，LME具有对具有PTT的纤维状实体自旋单丝的潜力。

SEM图像。的（a）和（b）：如裂隙挤压样品分别6％（重量）和PTT的10重量％，的表面。（c）和（d）：含有分别为6％（重量）和PTT的10重量％，纺丝一个混合长丝的蚀刻表面。秤条是10μm。

图1。SEM图像。的（a）和（b）：如裂隙挤压样品分别6％（重量）和PTT的10重量％，的表面。（c）和（d）：含有分别为6％（重量）和PTT的10重量％，纺丝一个混合长丝的蚀刻表面。的比例尺为10μm。

为了正确理解液滴变形机制，进行流变方法，以检查纤维化的不同步骤。作为拇指的规则，为了保持细长的夹杂物，将测量温度保持在195°C，低于T._mPTT。

195°C的挤出共混物和纤维的动态粘弹性响应如图2所示。在图2（a）中，可以看出，通过提高PTT含量，所挤出样品的储存模量增加。这种改进可以归功于分散相的界面张力，体积分数和尺寸。值得注意的是，与低频时的用作挤出样品相比，纤维将较高的幅度与非终端趋势一起表征。对于PP / PA6混合物系统，还可以看到二次高原的存在，其中PA6液滴形成在PP基质上形成的原纤化质地。^7.此非末端行为记入原纤化的液滴的存在及物理纤维状网络（PFN）的发展是通过改善贮能模量和在低频率区域二次高原的扩展反射。^8.

在195℃下含有6wt％和10wt％ptt的挤出样品和纤维的线性粘弹性反应。（a）动态储存模量和（b）复杂粘度。

图2。在195℃下含有6wt％和10wt％ptt的挤出样品和纤维的线性粘弹性反应。（a）动态储存模量和（b）复杂粘度。

原纤维强化纤维的流动行为所示η*-ω曲线图（图2（b））。显然，当PTT含量增加在低频如挤出样品的复数粘度提高。有趣的是，纤维的流动行为揭示粘度好转的形式在复数粘度的显着增加，以及更快的换挡到幂律区域与关于提高PTT含量，因此原纤维成熟。复数粘度的检测到的好转在低频可以记入产生原纤浓缩PP基质的行为。

结论与前景

作为最成功的形态之一，Fibrillar形态学允许混合系统消除纳米复合材料中纳米填料的聚集问题。因此，增强加工条件，以实现理想的属性，将是感兴趣的。

在本文中，将LME建立为纺纱工具，以使PP / PTT的混合系统中的液滴相纤维化。有人发现，在纤维状实体的发展后，终端行为被非终端趋势替换。此外，原纤维生长可以通过次要高原的改善和该区域的放大来反映，其可以测量作为液滴中的液滴相变为原纤维的变化。由于纤维状形态具有相当容易改善机械强度的能力，因此通过改变分散相的类型来检测次要平台的行为将是有意义的。

根据每种聚合物的个体分子特征，二次平台的独特行为可能不同。另外，LME对旋转纳米复合纤维的电位仍在检查中，这将在不久的将来公开。

参考

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