等温结晶动力学研究现状等温结晶时,结晶方法可分为热结晶和冷结晶。对聚酯进行加热,直至熔点温度以上,以消除之前的热历史,最后将熔体快速冷却至指定的结晶温度(Tc),并保温直至结晶结束,这属于热结晶。针对玻璃化温度较高、结晶速率较慢的聚酯,用冷结晶的方法,方法是先将其熔体消除热历史,再淬火,即快速降温到玻璃化温度以下,形成玻璃态,然后又以很快的速率升温至某一结晶温度并保温,直至结晶完成。本文采用的热结晶的方法。80619
聚酯等温结晶动力学在理论上发展比较成熟,常用Avrami方程[8]来分析等温结晶的初期结晶行为。在结晶后期,即二次结晶阶段,由于生长中的球晶相遇而影响生长,实验结果常常与Avrami理论发生偏离。在后来的研究中,考虑到聚酯结晶过程中的影响因素,研究者们对经典的模型进行修正,提出了一些比Avrami方程更具适用性的修正模型。
2非等温结晶动力学研究现状
聚酯的非等温结晶动力学理论和方法,是从上世纪七十年代初期才发展起来的一门新的科学,虽说起步较晚,但发展迅速,正是因为其与等温方法相比,与实际生产过程更接近,更具有现实意义。
目前为止,关于非等温结晶过程的理论和方法已经有十几种,下面介绍几种理论方法的应用实例。李建广[9]等将Avrami方程运用到对尼龙6/石墨复合材料非等温结晶动力学的研究中,来分析非等温结晶动力学参数,结果发现该方程能很好的描述材料的非等温结晶动力学。王景雨[10]等采用Avrami方程修正的Jeziorny法和Mo法,对尼龙11/碳化硅(PA11/SiC)复合材料的非等温结晶动力学进行了分析。马传国[11]等利用Takhor方程和Kissinger方程对甘一酯的非等温结晶动力学进行研究,得到了甘一酯的非等温结晶活化能,有利于对其结晶动力学参数进行进一步研究。
解析非等温结晶动力学参数的方法都是以经典理论为基础,深入发展得来的,其中Ozawa法[12]、Kissinger法、等转化率法等方法的适用性不太明确,利用这些方程对数据进行处理并与理论值对比,对各个方程和方法的可行性进行评价,从而找到最具普适性的方程。论文网
Ozawa法的发展始于1971年,它以聚酯的结晶和生长为出发点,推导出了利用DSC法获取的曲线来解析非等温结晶动力学参数的方程。该方法在分析很多聚酯的非等温结晶过程时获得成功,但在研究一些高聚物(如聚乙烯[13]、尼龙1010[14]、聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料[15]等)时出现了较大的偏差,不能达到预期的效果。而且Ozawa法在处理实验结果时存在局限性,没有明确其冷却结晶函数的物理意义和与结晶速率常数的关系。因此,Ozawa法仍需被进一步的研究和关注,以找到解决和改进的办法。
改进的Ozawa方法是张志英[16]以Avrami法的基本理论为基础,推导出的用来解释高聚物非等温结晶动力学的微分方程。该微分方程中的参数与Ozawa方程中的参数表达形式不同,但其余的都是一样的。
目前,对于非等温结晶过程的动力学的研究办法主要集中于等速降温结晶,虽然现在已经提出许多研究结晶动力学的模型,但仍然没有一个公认的方法。所以,我们要对已有的理论进行改进,并找到更具普适性的方程,从而进一步发展非等温结晶动力学理论。