專利名稱：脈沖磁場(chǎng)調(diào)控?zé)崴苄园刖Ь酆衔锞奂瘧B(tài)結(jié)構(gòu)的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種調(diào)控聚合物聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的方法及裝置，特別是一種脈沖磁場(chǎng)調(diào)控 熱塑性半晶聚合物聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的方法及裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，高分子材料的物理性能很大程度依賴分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，因此需要更 好地控制這些材料的空間結(jié)構(gòu)，從而改善其性能。對(duì)于實(shí)際應(yīng)用的高聚物材料或制品，其使 用性能直接取決于加工成型過(guò)程中形成的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，因此，了解高分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)特征、 形成條件以及材料性能之間的關(guān)系，對(duì)于通過(guò)控制加工成型條件，以獲得具有預(yù)定結(jié)構(gòu)和 性能的材料，是必不可少的，同時(shí)也為高聚物的物理改性和材料設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。
長(zhǎng)期以來(lái)人們針對(duì)外環(huán)境對(duì)聚合物聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行了廣泛而深入地研究。 這些外環(huán)境條件主要涉及溫度、PH、鹽度、溶劑、電場(chǎng)、成核劑及其他添加劑等。隨著磁學(xué)在 化學(xué)研究中的應(yīng)用，有關(guān)磁場(chǎng)對(duì)聚合物聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的研究逐漸受到人們的重視。目前的研 究?jī)?nèi)容主要集中在靜磁場(chǎng)誘導(dǎo)高分子取向。Kimura首次發(fā)現(xiàn)了聚2，6_萘二甲酸乙二酯 (PEN)，作為一種非液晶高分子，在靜磁場(chǎng)作用下，可發(fā)生磁取向。磁取向現(xiàn)象陸續(xù)在聚苯 乙烯(PS)、各向異性聚丙烯(i-PP)體系中被發(fā)現(xiàn)；國(guó)內(nèi)東北大學(xué)的劉強(qiáng)等人研究磁場(chǎng)對(duì)熔 融結(jié)晶聚丙烯薄膜晶體結(jié)構(gòu)的影響，發(fā)現(xiàn)聚合物在熔融狀態(tài)下易受外磁場(chǎng)作用產(chǎn)生誘導(dǎo)偶 極，結(jié)晶時(shí)與未經(jīng)磁場(chǎng)作用的分子鏈有不同構(gòu)象，PP的結(jié)晶形貌在靜磁場(chǎng)和脈沖磁場(chǎng)下不 同。綜合上述文獻(xiàn)報(bào)道，目前，脈沖磁場(chǎng)調(diào)控聚合物聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的研究鮮見報(bào)道，本專利將 脈沖磁場(chǎng)引入半晶聚合物成型加工過(guò)程以調(diào)控聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)與性能。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種脈沖磁場(chǎng)調(diào)控?zé)崴苄园刖Ь酆衔锞奂瘧B(tài)結(jié)構(gòu)的 方法。
本發(fā)明的目的之二在于提供實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
—種脈沖磁場(chǎng)調(diào)控?zé)崴苄园刖Ь酆衔锞奂瘧B(tài)結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于該方法的具 體步驟為
1.將聚合物進(jìn)行干燥處理；
2.在惰性氣氛下，對(duì)聚合物進(jìn)行結(jié)晶處理，并在結(jié)晶處理過(guò)程中的不同階段對(duì)聚 合物進(jìn)
行脈沖磁場(chǎng)處理，脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)度為0. 1 4特斯拉，充磁周期為1 60秒/次。
上述的熱塑性半晶聚合物為聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚 對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚丙烯、尼龍6、聚對(duì)苯硫醚或聚乳酸。
上述的聚合物樣進(jìn)行干燥處理的方法為將聚合物在80 140°C下烘干8 12小 時(shí)。
上述的對(duì)聚合物進(jìn)行結(jié)晶處理為等溫結(jié)晶處理或非等溫結(jié)晶處理。
上述的等溫結(jié)晶處理的具體方法為在惰性氣氛下，以2°C /分鐘 10°C /分鐘的 升溫速率加熱至聚合物熔點(diǎn)以上20 30°C，保溫10 20分鐘；再以2V /分鐘 10°C / 分鐘的降溫速率降溫至聚合物熔點(diǎn)以下75°C 95°C，使聚合物進(jìn)行等溫結(jié)晶5 240分 鐘，再以2V /分鐘 10°C /分鐘的降溫速度降溫至室溫。
上述的非等溫結(jié)晶處理的具體方法為在惰性氣氛下，以2°C /分鐘 10°C /分鐘 的升溫速率加熱至聚合物熔點(diǎn)以上20 30°C，保溫10 20分鐘；再以2°C /分鐘 10°C / 分鐘的降溫速率勻速降溫至室溫。
上述的在結(jié)晶處理過(guò)程中的不同階段對(duì)聚合物進(jìn)行脈沖磁場(chǎng)處理為結(jié)晶全程進(jìn) 行磁場(chǎng)通磁、聚合物升溫熔融階段進(jìn)行通磁、等溫結(jié)晶階段通磁或降溫階段通磁。
一種脈沖磁場(chǎng)調(diào)控?zé)崴苄园刖Ь酆衔锞奂瘧B(tài)結(jié)構(gòu)的裝置，用來(lái)實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求 1所述的調(diào)控?zé)崴苄园刖Ь酆衔锞奂瘧B(tài)結(jié)構(gòu)的方法，包括樣品爐、加熱爐、冷凝水管、保溫絕 熱材料層、銅管、熱電偶和脈沖磁場(chǎng)裝置，其特征在于所述的加熱爐置于脈沖磁場(chǎng)裝置中， 加熱爐的周圍設(shè)置有冷凝水管和保溫絕熱材料層，底部設(shè)置有熱電偶；盛有聚合物樣品的 銅管置于可密封和進(jìn)行惰性氣體保護(hù)的樣品爐中，所述樣品爐放置在加熱爐中。
本發(fā)明采用脈沖磁場(chǎng)能改變熱塑性半晶聚合物的結(jié)晶行為，從而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的可 控，性能的優(yōu)化。本實(shí)驗(yàn)所采用的聚合物原料型號(hào)具體如下聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯， 503WS ；尼龍6，SA-30 ；聚苯硫醚，A670 (日本東麗公司生產(chǎn))；


圖1為本發(fā)明所用脈沖磁場(chǎng)裝置示意圖
圖2半晶聚合物熱處理過(guò)程示意圖。樣品從室溫下開始加熱，升溫至高于熔點(diǎn) 20-30°C的某一溫度下保溫熔融15分鐘，以徹底消除熱歷史，在這一過(guò)程中，晶種及晶型將 會(huì)遭受徹底破壞，以形成完全的無(wú)定形結(jié)構(gòu)。迅速降溫至特定溫度后，樣品開始等溫結(jié)晶， 等溫結(jié)晶時(shí)間范圍0min-240min不等。
圖3本發(fā)明經(jīng)實(shí)施例三處理后的PTT體系晶片沿球晶方向發(fā)生周期性扭曲，形成 螺旋環(huán)紋結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4本發(fā)明經(jīng)不同脈沖磁場(chǎng)作用下PTT樣品的熔融峰曲線。其中曲線a為經(jīng)實(shí)施 例一對(duì)應(yīng)物磁場(chǎng)作用下樣品；b-e對(duì)應(yīng)充磁強(qiáng)度依次為1、2、3、4T，充磁周期為30秒/次的 樣品，即實(shí)施例二 五的樣品；f_h對(duì)應(yīng)充磁強(qiáng)度依次為1、2、4T，充磁周期為15秒/次的樣 品，即實(shí)施例六 八的樣品。
圖5不同脈沖磁場(chǎng)作用下Nylon6樣品的XRD曲線。其中曲線a對(duì)應(yīng)無(wú)磁場(chǎng)作用 下的樣品，即實(shí)施例十五的樣品；曲線b對(duì)應(yīng)脈沖磁場(chǎng)作用樣品，即實(shí)施例十六的樣品。
圖6為尼龍6的偏光顯微照片，其中(a)和(b)為無(wú)磁場(chǎng)作用，即實(shí)施例十五樣品； (a’ )和(b’ )磁場(chǎng)強(qiáng)度2T ；充磁周期15S作用，即實(shí)施例十六的樣品。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。針對(duì)不同半晶聚合物體系，采用平行實(shí) 驗(yàn)，分別確定熱處理?xiàng)l件，使其在脈沖磁場(chǎng)條件下等溫結(jié)晶/非等溫結(jié)晶。
實(shí)施例一無(wú)脈沖磁場(chǎng)處理聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯(PTT)等溫結(jié)晶過(guò)程，具體采 用如下技術(shù)方案
(a)樣品干燥將聚合物原料置于130°C下烘干12h以充分去除水分。
(b)放置樣品將樣品放置于1-銅管后固定于2-樣品爐后密閉抽真空，并通氬氣 保護(hù)。
(c)消除熱歷史自室溫開始以10°C /分鐘的升溫速率加熱至260°C左右保溫15 分鐘。
(d)等溫結(jié)晶5°C /分鐘的降溫速率降溫至195°C等溫結(jié)晶60分鐘。
(e)降溫過(guò)程等溫結(jié)晶完成后，以5°C/分鐘的降溫速度降溫至室溫，關(guān)閉所有儀 器裝置，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。
實(shí)施例二 脈沖磁場(chǎng)條件脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)度IT ；充磁頻率2次/分鐘；等溫結(jié)晶過(guò)程 全程磁場(chǎng)處理(如圖2所示，I-V段區(qū)域通磁)。聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯(PTT)結(jié)晶過(guò)程， 具體采用如下技術(shù)方案
(a)樣品干燥將聚合物原料置于130°C下烘干12h以充分去除水分。
(b)放置樣品將樣品放置于1-銅管后固定于2-樣品爐后密閉抽真空，并通氬氣 保護(hù)。
(c)調(diào)節(jié)脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)度為IT ；充磁頻率2次/分鐘后，開啟脈沖磁場(chǎng)裝置。
(d)消除熱歷史自室溫開始以10°C /分鐘的升溫速率加熱至260°C左右保溫15 分鐘。
(e)等溫結(jié)晶以10°C /分鐘的降溫速率降溫至195°C等溫結(jié)晶60分鐘。
(f)降溫過(guò)程等溫結(jié)晶完成后，以10°C /分鐘的降溫速度降溫至室溫，關(guān)閉所有 儀器裝置，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。
實(shí)施例三脈沖磁場(chǎng)條件脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)度2T ；充磁頻率2次/分鐘；等溫結(jié)晶過(guò)程 全程磁場(chǎng)處理處理聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯(PTT)結(jié)晶過(guò)程，具體采用技術(shù)方案同實(shí)施例二 所述。
實(shí)施例四脈沖磁場(chǎng)條件脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)度3T ；充磁頻率2次/分鐘；等溫結(jié)晶過(guò) 程全程磁場(chǎng)處理聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯(PTT)結(jié)晶過(guò)程，具體采用技術(shù)方案同實(shí)施例二所 述。
實(shí)施例五脈沖磁場(chǎng)條件脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)度4T ；充磁頻率2次/分鐘；等溫結(jié)晶過(guò) 程全程磁場(chǎng)處理聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯(PTT)結(jié)晶過(guò)程，具體采用技術(shù)方案同實(shí)施例二所 述。
實(shí)施例六脈沖磁場(chǎng)條件脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)度IT ；充磁頻率4次/分鐘；等溫結(jié)晶過(guò) 程全程磁場(chǎng)處理聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯(PTT)結(jié)晶過(guò)程，具體采用技術(shù)方案同實(shí)施例二所 述。
實(shí)施例七脈沖磁場(chǎng)條件脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)度2T ；充磁頻率4次/分鐘；等溫結(jié)晶過(guò) 程全程磁場(chǎng)處理聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯(PTT)結(jié)晶過(guò)程，具體采用技術(shù)方案同實(shí)施例二所 述。
實(shí)施例八脈沖磁場(chǎng)條件脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)度4T ；充磁頻率4次/分鐘；等溫結(jié)晶過(guò) 程全程磁場(chǎng)處理聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯(PTT)結(jié)晶過(guò)程，具體采用技術(shù)方案同實(shí)施例二所述。
實(shí)施例九脈沖磁場(chǎng)條件脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)度4T ；充磁頻率4次/分鐘；等溫結(jié)晶過(guò) 程僅熔融段脈沖磁場(chǎng)處理處理(如圖2所示，I和II階段通磁)。聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯 (PTT)結(jié)晶過(guò)程，具體采用如下技術(shù)方案
(a)樣品干燥將聚合物原料置于130°C下烘干12h以充分去除水分。
(b)放置樣品將樣品放置于1-銅管后固定于2-樣品爐后密閉抽真空，并通氬氣 保護(hù)。
(c)調(diào)節(jié)脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)度為4T ；充磁頻率4次/分鐘后，開啟脈沖磁場(chǎng)裝置。
(d)消除熱歷史自室溫開始以10°C /分鐘的升溫速率加熱至260°C左右保溫15 分鐘。
(e)關(guān)閉磁場(chǎng)裝置。
(f)等溫結(jié)晶以IO0C /分鐘的降溫速率降溫至195°C等溫結(jié)晶60分鐘。
(g)降溫過(guò)程等溫結(jié)晶完成后，以10°C /分鐘的降溫速度降溫至室溫，關(guān)閉所有 儀器裝置，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。
實(shí)施例十脈沖磁場(chǎng)條件脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)度4T ；充磁頻率4次/分鐘；等溫結(jié)晶過(guò)程 全程僅等溫結(jié)晶段(如圖2所示，僅II階段通磁)脈沖磁場(chǎng)處理聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯 (PTT)結(jié)晶過(guò)程，具體采用如下技術(shù)方案
(a)樣品干燥將聚合物原料置于130°C下烘干12h以充分去除水分。
(b)放置樣品將樣品放置于1-銅管后固定于2-樣品爐后密閉抽真空，并通氬氣 保護(hù)。
(c)消除熱歷史自室溫開始以10°C /分鐘的升溫速率加熱至260°C左右保溫15 分鐘。
(d)降溫過(guò)程以10°C /分鐘的降溫速率降溫至195°C。
(e)調(diào)節(jié)脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)度為4T ；充磁頻率4次/分鐘后，待溫度降至等溫結(jié)晶溫度 195 °C后，開啟脈沖磁場(chǎng)裝置。
(f)等溫結(jié)晶60分鐘后關(guān)閉磁場(chǎng)裝置。
(g)降溫過(guò)程等溫結(jié)晶完成后，以10°C /分鐘的降溫速度降溫至室溫，關(guān)閉所有 儀器裝置，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。
實(shí)施例十一脈沖磁場(chǎng)條件脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)度2T ；充磁頻率4次/分鐘；非等溫結(jié)晶 段脈沖磁場(chǎng)處理聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯(PTT)結(jié)晶過(guò)程，具體采用如下技術(shù)方案
(a)樣品干燥將聚合物原料置于130°C下烘干12h以充分去除水分。
(b)放置樣品將樣品放置于1-銅管后固定于2-樣品爐后密閉抽真空，并通氬氣 保護(hù)。
(c)消除熱歷史自室溫開始以10°C /分鐘的升溫速率加熱至260°C左右保溫15 分鐘。
(d)調(diào)節(jié)脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)度為4T ；充磁頻率4次/分鐘，待260°C保溫15分鐘后，開啟 脈沖磁場(chǎng)裝置。
(e)非降溫過(guò)程以；TC /分鐘的降溫速率勻速降溫至室溫，關(guān)閉所有儀器裝置及 磁場(chǎng)裝置。
實(shí)施例十二 脈沖磁場(chǎng)條件脈沖強(qiáng)度4T ；充磁頻率2次/分鐘；190°C等溫結(jié)晶過(guò) 程全程磁場(chǎng)(如圖2所示，I-V階段通磁)處理聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯(PTT)結(jié)晶過(guò)程，具 體采用如下技術(shù)方案
(a)樣品干燥將聚合物原料置于130°C下烘干12h以充分去除水分。
(b)放置樣品將樣品放置于1-銅管后固定于2-樣品爐后密閉抽真空，并通氬氣 保護(hù)。
(c)調(diào)節(jié)脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)度為4T ；充磁頻率2次/分鐘后，開啟脈沖磁場(chǎng)裝置。
(d)消除熱歷史自室溫開始以10°C /分鐘的升溫速率加熱至260°C左右保溫15 分鐘。
(e)等溫結(jié)晶以10°C /分鐘的降溫速率降溫至190°C等溫結(jié)晶60分鐘。
降溫過(guò)程等溫結(jié)晶完成后，以10°C /分鐘的降溫速度降溫至室溫，關(guān)閉所有儀器 裝置，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。
實(shí)施例十三無(wú)脈沖磁場(chǎng)處理聚苯硫醚(PPQ結(jié)晶過(guò)程，具體采用如下技術(shù)方案
(a)放置樣品將樣品放置于1-銅管后固定于2-樣品爐后密閉抽真空，并通氬氣 保護(hù)。
(b)消除熱歷史自室溫開始以10°C /分鐘的升溫速率加熱至310°C左右保溫15 分鐘。
(c)等溫結(jié)晶5°C /分鐘的降溫速率降溫至245°C等溫結(jié)晶60分鐘。
(d)降溫過(guò)程等溫結(jié)晶完成后，以5°C/分鐘的降溫速度降溫至室溫，關(guān)閉所有儀 器裝置，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。
實(shí)施例十四脈沖磁場(chǎng)條件脈沖強(qiáng)度4T ；充磁頻率2次/分鐘；等溫結(jié)晶過(guò)程全 程磁場(chǎng)處理聚苯硫醚(PPQ結(jié)晶過(guò)程，具體采用如下技術(shù)方案
(a)將樣品放置于1-銅管后固定于2-樣品爐后密閉抽真空，并通氬氣保護(hù)。
(b)調(diào)節(jié)脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)度為4T ；充磁頻率2次/分鐘后，開啟脈沖磁場(chǎng)裝置
(c)消除熱歷史自室溫開始以10°C /分鐘的升溫速率加熱至310°C左右保溫15 分鐘。
(d)等溫結(jié)晶5°C /分鐘的降溫速率降溫至245°C等溫結(jié)晶60分鐘。
(e)降溫過(guò)程等溫結(jié)晶完成后，以5°C/分鐘的降溫速度降溫至室溫，關(guān)閉所有儀 器裝置，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。
實(shí)施例十五無(wú)脈沖磁場(chǎng)處理尼龍6 (Nylon6)結(jié)晶過(guò)程，具體采用如下技術(shù)方案
(a)樣品干燥將聚合物原料置于105°C下烘干12h以充分去除水分。
(b)放置樣品將樣品放置于1-銅管后固定于2-樣品爐后密閉抽真空，并通氬氣 保護(hù)。
(c)消除熱歷史自室溫開始以10°C /分鐘的升溫速率加熱至260°C左右保溫15 分鐘。
(d)等溫結(jié)晶5°C /分鐘的降溫速率降溫至195°C等溫結(jié)晶60分鐘。
(e)降溫過(guò)程等溫結(jié)晶完成后，以5°C/分鐘的降溫速度降溫至室溫，關(guān)閉所有儀 器裝置，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。
實(shí)施例167
脈沖磁場(chǎng)條件脈沖強(qiáng)度2T ；充磁頻率2次/分鐘；等溫結(jié)晶過(guò)程全程磁場(chǎng)處理 (如圖2所示，I-V階段通磁)
脈沖磁場(chǎng)處理尼龍6 (Nylon6)結(jié)晶過(guò)程，具體采用如下技術(shù)方案
(a)樣品干燥將聚合物原料置于105°C下烘干12h以充分去除水分。
(b)放置樣品將樣品放置于1-銅管后固定于2-樣品爐后密閉抽真空，并通氬氣 保護(hù)。
(c)調(diào)節(jié)脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)度為4T ；充磁頻率2次/分鐘后，開啟脈沖磁場(chǎng)裝置。
(d)消除熱歷史自室溫開始以10°C /分鐘的升溫速率加熱至260°C左右保溫15 分鐘。
(e)等溫結(jié)晶5°C /分鐘的降溫速率降溫至195°C等溫結(jié)晶60分鐘。
(f)降溫過(guò)程等溫結(jié)晶完成后，以5°C/分鐘的降溫速度降溫至室溫，關(guān)閉所有儀 器裝置，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。
本發(fā)明在不同條件下等溫結(jié)晶/非等溫結(jié)晶后，自然冷卻至室溫后取出樣品。改 變?nèi)廴跓崽幚頊囟?、結(jié)晶溫度、結(jié)晶時(shí)間、脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)度、充磁頻率等參數(shù)，通過(guò)POM、XRD、 DSC與FIlR等表征手段結(jié)合，表征聚合物的及熱性能等性能指標(biāo)，經(jīng)檢測(cè)表明，脈沖磁場(chǎng)作 用后的熱塑性半晶聚合物材料，其晶型、結(jié)晶形貌、結(jié)晶度等參數(shù)發(fā)生了改變，熱性能等性 能指標(biāo)發(fā)生了變化。其中，XRD結(jié)果表明脈沖磁場(chǎng)使得尼龍6中氫鍵發(fā)生扭轉(zhuǎn)，γ晶型的含 量增高。參見圖5，曲線a中在20. 2以及23. 9°的位置有明顯出峰，分別對(duì)應(yīng)為Q00)以 及(002/202)晶面。曲線b中在21. 4以及23.0°的位置出峰，分別對(duì)應(yīng)Y晶型(001)以 及Q00/201)晶面。說(shuō)明脈沖磁場(chǎng)有利于尼龍6 γ晶型的形成。而對(duì)于聚對(duì)苯二甲酸丙二 醇酯(PTT)體系而言，當(dāng)恒定脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)度為2T時(shí)，提高充磁頻率有利于結(jié)晶的完善；作為 一種外加作用力，脈沖磁場(chǎng)使得PTT晶片沿球晶方向發(fā)生周期性扭曲，形成螺旋環(huán)紋結(jié)構(gòu)， 如圖3所示，脈沖磁場(chǎng)作用下的球晶出現(xiàn)特殊的螺旋狀衍射環(huán)結(jié)構(gòu)，這種衍射環(huán)紋不同于 上述球晶環(huán)帶，首先出現(xiàn)在球晶中心，且隨著球晶的進(jìn)一步生長(zhǎng)，環(huán)紋幾乎是垂直于徑向生 長(zhǎng)并向球晶外側(cè)生長(zhǎng)。球晶環(huán)線和衍射環(huán)紋的出現(xiàn)與球晶內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在著聯(lián)系，脈沖磁場(chǎng) 作為一種外加作用力使晶片沿球晶方向周期性扭曲。聚對(duì)苯硫醚(PPS)體系，脈沖磁場(chǎng)有 利于高分子球晶的生長(zhǎng)，加快結(jié)晶速率。綜上所述，脈沖磁場(chǎng)能在一定條件下改變某些半晶 聚合物的結(jié)晶行為，在一定程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)半晶聚合物聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的可控，有望實(shí)現(xiàn)半晶聚 合物性能的優(yōu)化。
權(quán)利要求
1.一種脈沖磁場(chǎng)調(diào)控?zé)崴苄园刖Ь酆衔锞奂瘧B(tài)結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于該方法的具體 步驟為a.將聚合物進(jìn)行干燥處理；b.在惰性氣氛下，對(duì)聚合物進(jìn)行結(jié)晶處理，并在結(jié)晶處理過(guò)程中的不同階段對(duì)聚合物 進(jìn)行脈沖磁場(chǎng)處理，脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)度為0. 1 4特斯拉，充磁周期為1 60秒/次。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖磁場(chǎng)調(diào)控?zé)崴苄园刖Ь酆衔锞奂瘧B(tài)結(jié)構(gòu)的方法，其特征 在于所述的熱塑性半晶聚合物為聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯 二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚丙烯、尼龍6、聚對(duì)苯硫醚或聚乳酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖磁場(chǎng)調(diào)控?zé)崴苄园刖Ь酆衔锞奂瘧B(tài)結(jié)構(gòu)的方法，其特征 在于所述的聚合物樣進(jìn)行干燥處理的方法為將聚合物在80 140°C下烘干8 12小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖磁場(chǎng)調(diào)控?zé)崴苄园刖Ь酆衔锞奂瘧B(tài)結(jié)構(gòu)的方法，其特征 在于所述的對(duì)聚合物進(jìn)行結(jié)晶處理為等溫結(jié)晶處理或非等溫結(jié)晶處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脈沖磁場(chǎng)調(diào)控?zé)崴苄园刖Ь酆衔锞奂瘧B(tài)結(jié)構(gòu)的方法，其特征 在于所述的等溫結(jié)晶處理的具體方法為在惰性氣氛下，以2°C /分鐘 10°C /分鐘的升溫 速率加熱至聚合物熔點(diǎn)以上20 30°C，保溫10 20分鐘；再以2V /分鐘 10°C /分鐘 的降溫速率降溫至聚合物熔點(diǎn)以下75°C 95°C，使聚合物進(jìn)行等溫結(jié)晶5 240分鐘，再 以2V /分鐘 10°C /分鐘的降溫速度降溫至室溫。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脈沖磁場(chǎng)調(diào)控?zé)崴苄园刖Ь酆衔锞奂瘧B(tài)結(jié)構(gòu)的方法，其特征 在于所述的非等溫結(jié)晶處理的具體方法為在惰性氣氛下，以2°C /分鐘 10°C /分鐘的升 溫速率加熱至聚合物熔點(diǎn)以上20 30°C，保溫10 20分鐘；再以2V /分鐘 10°C /分 鐘的降溫速率勻速降溫至室溫。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖磁場(chǎng)調(diào)控?zé)崴苄园刖Ь酆衔锞奂瘧B(tài)結(jié)構(gòu)的方法，其特征 在于所述的在結(jié)晶處理過(guò)程中的不同階段對(duì)聚合物進(jìn)行脈沖磁場(chǎng)處理為結(jié)晶全程進(jìn)行磁 場(chǎng)通磁、聚合物升溫熔融階段進(jìn)行通磁、等溫結(jié)晶階段通磁或降溫階段通磁。
8.—種脈沖磁場(chǎng)調(diào)控?zé)崴苄园刖Ь酆衔锞奂瘧B(tài)結(jié)構(gòu)的裝置，用來(lái)實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1 所述的調(diào)控?zé)崴苄园刖Ь酆衔锞奂瘧B(tài)結(jié)構(gòu)的方法，包括樣品爐、加熱爐、冷凝水管、保溫絕 熱材料層、銅管、熱電偶和脈沖磁場(chǎng)裝置，其特征在于所述的加熱爐(6)置于脈沖磁場(chǎng)裝置 (7)中，加熱爐(6)的周圍設(shè)置有冷凝水管(4)和保溫絕熱材料層(5)，底部設(shè)置有熱電偶 ⑶；盛有聚合物樣品⑶的銅管⑴置于可密封和進(jìn)行惰性氣體保護(hù)的樣品爐⑵中，所 述樣品爐(2)放置在加熱爐(6)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種脈沖磁場(chǎng)調(diào)控?zé)崴苄园刖Ь酆衔锞奂瘧B(tài)結(jié)構(gòu)的方法及裝置。該該方法為將聚合物樣進(jìn)行干燥處理；在惰性氣氛下，將聚合物原料置于脈沖磁場(chǎng)下，或者將聚合物先消除熱歷史后，再置于脈沖磁場(chǎng)下；控制脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)度、頻率；并同時(shí)以2℃/分鐘～10℃/分鐘的升溫速率加熱至聚合物熔點(diǎn)以上20～30℃，保溫10～20分鐘；以2℃/分鐘～10℃/分鐘的降溫速率降溫至聚合物熔點(diǎn)以下75℃～95℃，使聚合物進(jìn)行等溫結(jié)晶5～240分鐘，再以2℃/分鐘～10℃/分鐘的降溫速度降溫至室溫；或者以2℃/分鐘～10℃/分鐘的降溫速率勻速降溫至室溫。本發(fā)明采用脈沖磁場(chǎng)能改變熱塑性半晶聚合物的結(jié)晶行為，從而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的可控，性能的優(yōu)化。
文檔編號(hào)C08J3/28GK102030911SQ20101002309
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月21日
發(fā)明者劉麗, 周杰, 夏文健, 李明, 顧巍巍 申請(qǐng)人:上海大學(xué)