碳纳米管在单纤维复合材料中诱导聚(L-乳酸)的界面结晶

《Macromolecular Chemistry and Physics》：Interfacial Crystallization of Poly(L-Lactic Acid) Induced by Carbon Nanotubes in Single Fiber Composites

纳米填料诱导生物可降解聚合物异质结晶机理研究，采用原位偏振光学显微镜揭示聚乳酸（PLLA）在碳纳米管（CNT）单纤维周围124-136°C的动态转晶过程，计算界面自由能差（Δσ/σ=0.057）及折叠面自由能（σe=5.82×10?2 J/m2），AFM证实径向排列片晶通过扭曲机制形成带状转晶结构。

　　

摘要

将纳米填料掺入可生物降解聚合物中是一种有效的方法，可以改善其物理性能和机械性能，从而适用于各种实际应用。特别是，聚合物与纳米填料之间的界面微观结构对最终聚合物纳米复合材料的宏观性能起着关键作用。在这项研究中，我们报道了碳纳米管（CNT）在单纤维复合材料中诱导聚（L-乳酸）（PLLA）发生界面转晶的现象。通过原位偏振光学显微镜，在124°C至136°C的温度范围内，研究了PLLA在单根CNT纤维周围的动态转晶过程。基于聚合物异质成核和结晶理论，分析了转晶动力学。计算了界面自由能差参数（Δσ/σ = 0.057）和折叠表面自由能（σ_e = 5.82 × 10^?2 J/m²），以评估成核能力和结晶障碍。原子力显微镜（AFM）分析显示，CNT纤维附近存在径向排列的侧向层状晶体。当从侧向层状取向转变为平躺取向时，会形成带状结晶结构。我们提出了一种机制，认为晶体生长过程中的层状扭曲导致了这种带状结晶的形成。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。