Fibrillar Morphology for Polymer Blend Systems

目前,复合材料在现代世界的各个地区都广泛使用,例如建筑,无编织,纺织品和汽车行业。复合材料中的界面在最终机械性能中起着基本作用。已经添加了两种关键方法来加强基质和钢筋之间的接口:(i)将第三个成分添加为兼容剂和(ii)形态学发展。关于后者,聚合物混合物的形态发展是另一种增强两种不匹配聚合物的界面粘附的方法。

In the last 10 years, numerous morphologies have been added — such as droplet,1血小板,2珊瑚,3and fibrillar4- 增强聚合物混合系统的机械性能。形成的形态受到不同因素的控制,例如分子量,化学结构,粘度比和加工参数。3Therefore, it can be anticipated that difference in the above-mentioned factors has an impact on the final formed morphology.

同样,在过去的10年中,微纤维结构作为一种新型微观结构出现,其中两个不兼容的聚合物通过形成原纤维形态而形成原位增强的混合物。4To realize the fibrillar morphology, three consequential steps should be carried out:

  1. Blending of two incompatible blends with varied melting temperatures
  2. Cold drawing at temperatures below the Tm分散阶段
  3. 在T之下的温度下各向同性m分散阶段

分散相通过使用不同的方法(例如注射成型,5压缩成型,6和纤维旋转7。与其他方法相反,旋转过程插入了较高的伸长应力,这可能使原纤维机理和液滴可能经历伸长应力场的最大值。Laboratory Mixing Extruder (LME)由Dynisco制造的已确立为一种设备,有可能在各种温度下旋转聚合物融化。7,8

LME的温度轮廓通过转子和模具区域控制。转子可以以不同的速度旋转,并且可以连接装置装置以将聚合物熔化为单丝。正如早期作品中所述,LME不仅可以用作旋转装置,而且还可以使[聚丙烯(PP)/Poly Amide 6(PA6)]和[PolyPropylene(PP)中的聚合物混合物中的分散相纤维化相纤维化相位(PP)(PP)/聚三甲基苯二甲酸酯(PTT)](示意图1)。7,8

LME设置及其组件可产生原纤维增强单丝。

示意图1。LME设置及其组件可产生原纤维增强单丝。

图1表示pp/ptt的脱离样品和纤维的低温骨折表面。从图1(a) - (b)中可以看出,排出的样品表现出液滴 - 矩阵的形态,其微结构在提高PTT含量时会变得粗糙。液滴的平均直径为6 wt%和10 wt%的样品分别为1.26±0.7μm和1.9±0.9μm。有趣的是,图1(c) - (d)中纤维的微观结构显示了沿着纤维轴定向的原始实体。整个纤维的原纤维的平均直径分别为0.53±0.1μm和0.9±0.4μm。显然,LME有可能旋转具有PTT纤维实体的单丝。

SEM图像。(a)和(b):分别为6 wt%和10 wt%的PTT的AS淘汰样品的骨折表面。(c)和(d):分别包含6 wt%和10 wt%PTT的一个旋转混合细丝的蚀刻表面。比例尺为10 µm。

图1。SEM图像。(a)和(b):分别为6 wt%和10 wt%的PTT的AS淘汰样品的骨折表面。(c)和(d):分别包含6 wt%和10 wt%PTT的一个旋转混合细丝的蚀刻表面。比例尺为10μm。

为了正确理解液滴变形机制,采用流变学方法来检查原纤维的不同步骤。根据经验,为了保持细长的包含物完整,测量温度保持在195°C,低于t以下mof PTT.

在195°C下的脱水混合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,通过增强PTT含量,被置入的样品的存储模量增加。这种改进可以记入界面张力,体积分数和分散阶段的大小。值得注意的是,与低频率的二手样品相比,纤维具有更高的幅度和非末端趋势。对于PP/PA6混合系统,还可以看到次级高原的存在,其中PA6液滴在整个PP矩阵上形成了纤纤纹状体。7这种非末端行为被认为是纤颤的液滴的存在,物理原纤维网络(PFN)的发展反映了储存模量的改善和低频区域中次级高原的扩散。8

Linear viscoelastic responses of as-extruded samples and fibers containing 6 wt% and 10 wt% of PTT at 195 °C. (a) Dynamic storage modulus and (b) complex viscosity.

图2。Linear viscoelastic responses of as-extruded samples and fibers containing 6 wt% and 10 wt% of PTT at 195 °C. (a) Dynamic storage modulus and (b) complex viscosity.

纤维化纤维的流动行为在η*-Ω图中说明(图2(b))。显然,当PTT含量增加时,在低频率下以低频率的样品的复杂粘度得到了改善。有趣的是,纤维的流动行为表明,粘度上升形式的复杂粘度显着增加,并且在提高PTT含量并因此是原纤维成熟方面,更快地转移到了幂律区域。在低频率下检测到的复杂粘度的上流可以归功于纤维浓缩PP矩阵的行为。

结论和前景

As one of the most successful morphologies,fibrillar morphology允许混合系统消除纳米复合材料中纳米填充剂的聚合问题。因此,增强加工条件以实现理想的特性,这将引起人们的关注。

在本文中,LME是作为旋转工具建立的,可以在PP/PTT的混合系统中纤颤相。人们发现,在原纤维实体的发展发展后,终端行为被非末端趋势代替。此外,纤维生长可以通过次级高原的改善以及该区域的扩大来反映出,这可以测量为将液滴相变为原纤维的变化。由于原纤维形态具有大大提高机械强度的能力,因此可以通过改变分散相的类型来检测次级高原的行为。

According to the individual molecular characteristic of each polymer, the distinctive behavior of the secondary plateau may differ. Additionally, the potential of the LME to spin nanocomposite fibers is still under examination, which would be made public in the near future.

References

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