论文部分内容阅读
本文采用熔融共混的方法制备了聚偏氟乙烯/石墨烯纳米复合材料，利用偏光显微镜、DSC以及WAXS和SAXS技术研究了聚偏氟乙烯及其复合材料在静态和剪切场作用下等温结晶过程中的结晶行为以及结晶后的结晶结构变化和熔融行为。 偏光显微图像表明PVDF等温结晶生成典型的带有黑十字消光的球晶，随结晶温度的升高，开始出现环带球晶和颜色较暗的小γ型球晶。剪切作用能够使等温结晶过程中球晶的数目大量增多，球晶长满视野的时间显著减少，并且在含有石墨烯的样品中，这种效果更加明显。球晶的生长速率随着结晶温度的升高呈指数下降，在同一结晶温度，所有样品的球晶生长速率几乎相同。表明剪切作用和石墨烯都能促进了PVDF的成核过程，但是对球晶的生长影响不大。 WAXS实验结果显示，PVDF及其石墨烯复合材料在不同条件下等温结晶后的晶型并没有发生改变。但是晶面的微晶尺寸发生了变化:静态等温结晶后只有(021)晶面的微晶尺寸随结晶温度的升高一直增大;(020)(100)和(110)晶面的微晶尺寸在160℃的变化趋势会发生转折。剪切使得样品在160℃结晶后(100)(110)晶面的微晶尺寸明显增加，并且纯的PVDF样品要比含有石墨烯的样品增加显著。这是由于剪切作用改变了球晶中微晶择优取向的方向，使微晶朝着有利于(100)(110)晶面方向生长，而石墨烯的存在削弱了剪切的取向作用。 SAXS分析显示，PVDF以及石墨烯复合材料的片晶结构也在160℃出现了转折:长周期和片晶厚度随结晶温度的升高逐渐增大，到达160℃后，继续升高温度，转而开始下降。剪切场的存在使得等温结晶后的样品在垂直于剪切方向上的长周期和片晶厚度要比平行于剪切方向上的高，并且纯PVDF样品要略高于含有0.1wt％石墨烯的样品。说明在剪切作用下，PVDF的分子链沿着流场方向有一定的伸展，使得片晶厚度增加，石墨烯的加入对剪切效应有一定的抑制作用，分子链的取向伸展受到了石墨烯片层的阻碍。 DSC结果分析表明，石墨烯的加入对PVDF等温结晶样品的熔融行为影响不大，通过HW外推法得到了183℃和195℃双平衡熔点。PVDF结晶的零生长速率温度为185.8℃，远低于平衡熔点195℃。石墨烯能促进PVDF在170℃等温结晶过程中的α→γ晶型转变速率，并且随石墨烯含量的增加而提高。