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偏氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物的结晶、结构及形态

付海涛  
【摘要】:在国防军事工业中,偏氟乙烯(VDF)—三氟氯乙烯(CTFE)无规共聚物是聚合物粘结炸药的结构粘结剂之一,其结晶行为对炸药的稳定性有重要的影响。本文对VDF-CTFE无规共聚物进行应用基础研究,主要研究共聚物的结晶和熔融行为,晶体结构和形态,目的是对这种聚合物的凝聚转变、结晶机制进行揭示。 采用差示扫描量热技术(DSC)和偏光显微镜(POM)研究聚偏氟乙烯(PVDF)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、单体摩尔比为1:1和1:3的VDF-CTFE无规共聚物。结果表明,PVDF的熔点为160℃,在140℃等温结晶生成球晶。PCTFE的熔点在206℃,在180℃等温结晶生成棒状晶。单体摩尔比为1:3的VDF-CTFE无规共聚物,熔融温度为80~100℃,结晶度只有2.6%,而单体摩尔比为1:1的VDF-CTFE无规共聚物则不能结晶。 单体摩尔比为1:4的VDF-CTFE无规共聚物的熔程在60~120℃之间,结晶度低,结晶速度慢。样品熔融、淬冷后在40~80℃进行等温结晶实验,结果表明:随着结晶温度的升高和结晶时间延长,熔点逐渐升高,片晶厚度增大。在80℃下退火1440h,熔点达到118℃,片晶厚度达到126(?)。分子量对结晶有明显影响:在实验的温度范围内,M_n=3.2×10~4的样品在60℃结晶时结晶速度最快,最大结晶度约14%:M_n=1×10~5的样品在70℃结晶时结晶速度最快,最大结晶度约12%。在80℃长时间退火,M_n=3.2×10~4的样品生成的晶体更为完善,晶体尺寸分布更窄。由熔体结晶时,容易形成厚度大的片晶,熔点比较高;而熔融、淬冷样品在相同的温度结晶,形成的片晶厚度比较小,熔点比较低。 广角X-射线衍射(WAXD)研究表明:单体摩尔比为1:4的VDF-CTFE无规共聚物形成的晶体是由分子链中三氟氯乙烯序列链段的结晶构成,与聚三氟氯乙烯的晶体结构相同,属于准六方晶系,晶胞参数a=b=0.644nm,c=4.15nm。红外光谱分析显示,共聚物结晶后,属于聚三氟氯乙烯晶体的吸收峰580cm~(-1)、506cm~(-1)、438cm~(-1)增强,也说明共聚物品区是由分子链中三氟氯乙烯链段的结晶构成,与WAXD测试分析结果一致。 采用偏光显微镜(POM)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等技术考察单


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