热塑性弹性体在加工过程中微相分离结构控制与性能研究
结题报告
批准号:
51173112
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
陈枫
依托单位:
学科分类:
E0305.高分子共混与复合材料
结题年份:
2015
批准年份:
2011
项目状态:
已结题
项目参与者:
周天楠、何周坤、马猛、姚威威、李禹函、汪金文
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中文摘要
调控热塑性弹性体制品中微相结构与取向是实现热塑性弹性体的高性能化的重要途径,也是高分子物理学中的热点问题,具有重要的研究价值。本项目结合我们在嵌段共聚物微相分离和聚合物加工新方法方面已有的研究成果,拟进行如下研究:(1)选用不同分子量和组成的苯乙烯类热塑性弹性体(TPS)作为研究对象,采用高速注射、动态保压和振动注射等加工手段对其熔体施加不同方式的外力场,研究外力场和加工工艺参数对制品中微相分离结构与取向的影响。(2)探讨在加工过程中TPS形成双连续结构的条件和机理,并在此基础上,通过优化加工工艺,制备具有双连续相结构的样品。(3)深入分析和研究TPS制品在变形过程中苯乙烯微区的形变和破坏过程,结合计算机模拟分析热塑性弹性体制品中的凝聚态结构与力学性能之间的关系。探索建立成型加工工艺-形态结构-力学性能之间的关系,为实现热塑性弹性体的高性能化提供理论基础和新方法。
英文摘要
苯乙烯类热塑性弹性体由于具有高弹性且加工方便等优异性能在很多领域得到了广泛的应用。这类材料在加工过程中会发生微相分离形成一系列规整有序的纳米结构如:球状、六方柱状、层状等。通过加工外场来调控其最终制品中的微相分离结构和取向就成为了高分子物理中的热点问题。本研究通过注塑成型手段研究了不同嵌段组成的苯乙烯类嵌段共聚物在温度场和剪切外场条件下,制品内部微相结构的演变规律,得到了加工条件、微相结构与力学性能之间的很好关联。主要研究成果如下:.1.苯乙烯类嵌段共聚物对加工方法以及加工条件具有较高的敏感性,同时熔体流动性和材料微相分离行为对熔体加工温度具有很高的依赖性,改变熔体加工温度后发现加工获得的TPS制品具有不同的微相分离结构,随着熔体加工温度的升高,样品内部结构从取向的柱形形态、体心立方球形形态、无序球形向无序形态转变,相应地,杨氏模量以及定伸应力随着样品内部聚苯乙烯相区连续性的降低而降低。循环拉伸过程中高温下制备的样品具有更小的力学滞后和Mullins效应,而低温条件制备的样品具有更快的应力松弛现象。.2.剪切应力场的施加使得苯乙烯类嵌段共聚物的d-spacing明显增大并且诱导产生了具有择优取向的微区排布,一方面是由于往复剪切场有利于聚异戊二烯链段从松弛状态向伸展态转变,延长熔体剪切间歇时间则会促进增大的d-spacing回复;另一方面则是因为剪切场对聚异戊二烯网络具有解缠结效应而使得剪切模量有所下降。普通注塑过程和施加较短熔体剪切间歇时间的剪切场不利于样品获得长程有序的微区排布,熔体剪切响应和长程有序化过程需要适宜的时窗,常规注塑条件下制备的样品通常具有非均匀的皮芯结构,而延长熔体剪切间歇时间有利于冻结均匀的皮芯结构。.总之,我们的研究工作有助于更好的理解加工温度场,剪切和松弛效应,外加均聚物等方式对苯乙烯类热塑性弹性体的相形态及最终性能的影响。同样这部分研究成果主要涉及到利用非平衡态加工外场来调控嵌段共聚物的纳米相分离行为,这对理解嵌段共聚物加工-结构-性能具有重要的指导意义。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1016/j.surfcoat.2014.11.013
发表时间:2015-01
期刊:Surface & Coatings Technology
影响因子:5.4
作者:Liangliang He;Changyu Tang;Xingwang Xu;Peng Jiang;W. Lau;Feng Chen;Q. Fu
通讯作者:Liangliang He;Changyu Tang;Xingwang Xu;Peng Jiang;W. Lau;Feng Chen;Q. Fu
Graphene sheets segregated by barium titanate for polyvinylidene fluoride composites with high dielectric constant and ultralow loss tangent
钛酸钡偏析石墨烯片用于高介电常数和超低损耗角正切聚偏二氟乙烯复合材料
DOI:10.1016/j.compositesa.2015.08.031
发表时间:2015-11-01
期刊:COMPOSITES PART A-APPLIED SCIENCE AND MANUFACTURING
影响因子:8.7
作者:Li, Yuhan;Shi, Yunjie;Fu, Qiang
通讯作者:Fu, Qiang
DOI:--
发表时间:2012
期刊:Macromolecules
影响因子:5.5
作者:陈枫;
通讯作者:
DOI:10.1039/c5ra13864g
发表时间:2015-09
期刊:RSC Advances
影响因子:3.9
作者:Sui, Guopeng;Chen, Feng;Zhang, Qin;Fu, Qiang
通讯作者:Fu, Qiang
A novel biodegradable phosphorus-containing copolyester with preferable flame retardancy and mechanical properties
一种具有良好阻燃性和力学性能的新型可生物降解含磷共聚酯
DOI:10.1039/c5ra11390c
发表时间:2015-07
期刊:RSC Advances
影响因子:3.9
作者:Tao, Yun-Feng;Wang, Dan;Chen, Feng;Fu, Qiang
通讯作者:Fu, Qiang
利用超热氢技术实现高分子薄膜表面可控交联及其应用研究
  • 批准号:
    51573102
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    陈枫
  • 依托单位:
相分离、去润湿和结晶耦合作用对聚合物共混薄膜形态结构演变行为的影响
  • 批准号:
    21274095
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    陈枫
  • 依托单位:
含有机硅链段嵌段共聚物薄膜微相结构控制及其在纳米转印领域的应用
  • 批准号:
    50973068
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    33.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    陈枫
  • 依托单位:
国内基金
海外基金