通过以上的检测和分析,我们可以断定:通过快速增压法制备得到了三种不同相对分子质量的大块非晶聚醚醚酮;与急冷制备法得到的样品相比,快速增压制备的聚醚醚酮大块非晶具有更高的热稳定性;通过对比不同方法制备的大块聚醚醚酮剖面不同位置的X射线衍射的检测和分析,这充分证明快速增压制备非晶块体的尺寸不受材料热传导率的限制。
与急冷法制备的非晶聚醚醚酮相比,快速增压制备的大块非晶聚醚醚酮具有更高的热稳定性,这可能与非晶态所处的能量状态有关。在快速增压过程中,由于高压是在极短的时间内均匀地加载到熔融的样品上,使熔体整体经历了从液态到过冷液体的快速固化的转变过程,这种转变是在高压下进行的,因此快速增压得到的非晶材料具有更小的自由体积,更高的密度和均一细微的非晶结构。这可以认为快速增压制备的非晶聚醚醚酮处在相对更低的能量状态。此外,高压还可以有效提高晶体相的活化能,使非晶结构的势阱相对比较深,因此非晶态就显得更加稳定。相反,传统急冷法制备非晶材料时,由于热传导和热交换比较缓慢,样品内部和表面就存在冷却速率的差别,这样形成的非晶结构不够均匀,自由体积较大,整体不够密实,因而处在一个相对较高的能量状态。其非晶态的势阱较浅,就容易发生向晶体的转变,从而表现出较低的热稳定性。所以,快速增压制备的大块非晶聚醚醚酮比急冷法制备的非晶聚醚醚酮具有更高的热稳定性。
通过对两种方法制备的大块聚醚醚酮样品剖面不同位置的X射线衍射检测结果的比较,充分证明了快速增压方法制备非晶材料的尺寸不受材料热传导率的限制,可以远远超过传统急冷法制备非晶的临界尺寸。这证明快速增压制备非晶材料原理的正确性和方法的优越性,为采用快速增压方法制备更大尺寸的非晶材料提供了实验依据。另外,快速增压制备非晶的原理与液相冷凝法不同,因此有关液相冷凝法中评价非晶形成能力的基本理论,如临界厚度、临界降温速度等,已经不能适用于快速增压过程。深入研究快速增压制备非晶的基本规律,将有助于我们进一步全面理解材料的非晶形成能力的物理本质。(www.daowen.com)
此外,冷却介质对传统急冷法制备非晶材料的尺寸影响也很大。快速冷却到液氮的聚醚醚酮虽然可能获得556℃的过冷度,却几乎没有制备出完全的非晶聚醚醚酮;而快速冷却到冰水中,聚醚醚酮仅获得360℃的过冷度,却得到了厚度小于1 mm的聚醚醚酮薄膜。我们认为这可能与冷却介质的热容量及汽化热有关。在急冷制备非晶过程中,由于熔融的聚醚醚酮温度高,在熔体和冷却介质接触时,都不同程度地发生热传导和汽化过程。其中,水的比热容为4.22 kJ/(kg·K),汽化热为40.8 kJ/mol(100℃);液氮的摩尔热容为2.79 kJ/mol,汽化热为2.79 kJ/mol(-196℃)。因此,熔融的聚醚醚酮冷却到冰水里时,水的比热容和汽化热比较高,有较多的热量被及时带走,熔体获得了较大的过冷度,就会在熔融的聚醚醚酮表面形成一定厚度的非晶相。
熔融的聚醚醚酮冷却到液氮中,由于比热容和汽化热都比较小,熔体中只有少量的热量被及时带走,就没有获得足够的过冷度,因此在表面没有获得非晶结构的聚醚醚酮。另外,由于聚醚醚酮低的热传导率,虽然熔体的表面凝固,但是熔体内部的温度还很高,热量将继续向外传递,也制约了非晶聚醚醚酮的形成。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。