PMMI-PVDF共混體系的相行為研究.pdf

1、本文選用一種新的結(jié)晶/非晶高分子共混體系——聚偏氟乙烯/聚甲基丙烯酸酰亞胺(PVDF/PMMI)共混體系作為研究模型，采用小角激光光散射方法(SALLS)，考察了該共混體系的熔體相分離行為。同時(shí)借助動(dòng)態(tài)流變學(xué)方法，對(duì)PMMI/PVDF(50/50 wt)共混體系的粘彈行為進(jìn)行了探索。 利用SALLS方法考察了溶液共混法制備的PMMI/PVDF共混體系在升溫過(guò)程中的相分離行為。結(jié)果表明，共混體系的濁點(diǎn)溫度(T<,c>)強(qiáng)烈地依賴(lài)于

2、升溫速率，呈明顯的非線(xiàn)性關(guān)系，這表明通過(guò)簡(jiǎn)單的線(xiàn)性外推無(wú)法得到該體系的平衡相分離溫度。得到了PMMI/PVDF共混體系的濁點(diǎn)曲線(xiàn)，發(fā)現(xiàn)該體系具有典型的最低臨界共溶溫度(LCST)特征。對(duì)于不同組分PMMI/PVDF共混物而言，T<,c>均遠(yuǎn)高于其熔點(diǎn)，意味著體系的相分離行為與結(jié)晶行為分別在不同的溫度區(qū)間進(jìn)行；可能實(shí)現(xiàn)對(duì)相分離與結(jié)晶過(guò)程的單獨(dú)控制，可望成為研究結(jié)晶/非晶共混物相分離與結(jié)晶關(guān)系的理想模型共混物。 基于升溫過(guò)程中PMM

3、I/PVDF共混體系的非線(xiàn)性相分離特征，進(jìn)一步采用SALLS方法考察了共混體系在恒溫退火過(guò)程中的相分離行為。發(fā)現(xiàn)該體系相分離行為遵循Spinodal機(jī)理。時(shí)溫疊加原理(TTS)可能在一定的溫度范圍內(nèi)適用于PMMI/PVDF共混體系，有望用類(lèi)WLF方程對(duì)其相分離的時(shí)溫依賴(lài)性進(jìn)行描述。應(yīng)用Cahn-Hilliard理論分析該體系相分離初期動(dòng)力學(xué)，發(fā)現(xiàn)表觀擴(kuò)散系數(shù)(D<,app>)及分子淌度系數(shù)與能量梯度系數(shù)的乘積(2Mk)對(duì)溫度的依賴(lài)性幾乎

4、呈指數(shù)行為，不符合線(xiàn)性關(guān)系，無(wú)法用將D<,app>和2Mk對(duì)溫度的關(guān)系曲線(xiàn)線(xiàn)性外推至零的方法得到平衡Spinodal溫度。借助相差顯微鏡(PCM)表征了PMMI/PVDF共混體系在恒溫退火過(guò)程中的形態(tài)演化過(guò)程。 用動(dòng)態(tài)流變方法考察了熔融共混法制備的PMMI/PVDF(50/50wt)共混體系的粘彈性變化。發(fā)現(xiàn)PMMI/PVDF(50/50wt)共混體系的線(xiàn)性粘彈范圍較廣，共混體系的Binodal溫度(Tb)強(qiáng)烈依賴(lài)于升溫速率，呈

5、明顯的非線(xiàn)性關(guān)系。共混體系達(dá)到相分離平衡的時(shí)間隨退火溫度升高而縮短。進(jìn)一步考察了一定溫度范圍內(nèi)共混體系儲(chǔ)能模量(G')、損耗模量(G")、損耗角正切(tantδ)隨頻率(ω)的變化及“Cole-Cole”曲線(xiàn)，發(fā)現(xiàn)該共混體系對(duì)ω的依賴(lài)性呈現(xiàn)較為復(fù)雜的變化。雖然G'的時(shí)間掃描可以考察體系相分離的進(jìn)行，但常用于判斷共混體系相分離的流變學(xué)判據(jù)大都不能適用，需要進(jìn)行更深入的相關(guān)研究。用掃描電鏡(SEM)考察共混體系的相形態(tài)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)恒溫退火的相分