聚合物等溫結(jié)晶后期動(dòng)力學(xué)過程的模擬實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、本文采用Monte Carlo方法研究了聚合物在模擬體系中等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)過程，分析了晶核成核方式和球晶線生長速率變化對(duì)聚合物等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)過程的影響。利用模擬結(jié)果對(duì)Avrami方程的可靠性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，得到了對(duì)聚合物等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)參數(shù)影響的定量數(shù)據(jù)。隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)晶核數(shù)目對(duì)球晶內(nèi)部的完善程度有影響，球體和立方體兩種模擬體系模擬出的Avrami方程動(dòng)力學(xué)參數(shù)呈現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)；結(jié)晶中后期線生長速率的變化是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理曲線偏離理論Av

2、rami方程直線的主要原因之一。通過DSC實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)得到的部分結(jié)果，提出了改進(jìn)的Avrami方程,能夠更好地描述整個(gè)結(jié)晶過程。 計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)選擇聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)為實(shí)驗(yàn)樣品，模擬預(yù)先成核條件下170℃時(shí)的等溫結(jié)晶過程。結(jié)果表明：在成核方式變化的實(shí)驗(yàn)中，在預(yù)先成核條件下，模擬體系為球體時(shí)，隨著體系內(nèi)晶核數(shù)目M的增加，Avrami方程的截距InZ值和偏離理論直線時(shí)的α<,s>值增加，斜率n值和結(jié)晶半時(shí)間t<

3、,1/2>減小，而當(dāng)模擬體系為立方體時(shí)，隨著體系內(nèi)晶核數(shù)目M的增加，Avrami方程的斜率n值和截距InZ值增加，結(jié)晶半時(shí)間t<,1/2>和偏離理論直線時(shí)的α<,s>值減??；球體體系比立方體系更早地結(jié)束結(jié)晶過程，球體體系模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的曲線與理論直線更加吻合。Avrami方程能較準(zhǔn)確地描述聚合物預(yù)先成核等溫結(jié)晶初期動(dòng)力學(xué)過程但初始晶核數(shù)目對(duì)Avrami方程描述聚合物預(yù)先成核等溫結(jié)晶初期動(dòng)力學(xué)過程的精確度有影響。在散現(xiàn)成核條件下，考慮了

4、晶核數(shù)目M隨時(shí)間變化快慢的五種情況，在潛在晶核數(shù)目N<,0>相同的情況下，隨著速度轉(zhuǎn)變系數(shù)m的減小，Avrami方程截距InZ減小，Avrami指數(shù)n、結(jié)晶半時(shí)間t<,1/2>和偏離理論直線時(shí)的α<,s>值變大：在速度轉(zhuǎn)變系數(shù)m相同的情況下，隨著潛在晶核數(shù)目N<,0>的增加，Avrami方程截距Inz、Avrami指數(shù)n和偏離理論直線時(shí)的α<,s>-值同時(shí)變大，結(jié)晶半時(shí)間t<,1/2>減小。在線生長速率變化的實(shí)驗(yàn)中，隨著結(jié)晶后期線生長速