بررسی رفتار تبلور در الیاف نانو کامپوزیت پلی‌پروپیلن/نانو صفحات گرافن بخش دوم سینتیک تبلور غیرهمدما

خواص مکانیکی و گرمایی پلیمرها وابستگی زیادی به رفتار بلوری شدن و ریخت‌شناسی بلور آنها دارد. در این تحقیق، رفتار بلورینگی غیر همدمای الیاف نانو کامپوزیت پلی‌پروپیلن/نانو صفحات گرافن (pp/gnps) حاوی 1/0، 5/0 و 1% gnps با استفاده از گرماسنج پویشی تفاضلی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، از مدل‌های اوزاوا و mo برای برازش مرحله ابتدای تبلور غیر همدما استفاده شد. همچنین فعالیت هسته‌زایی و انرژی فعال‌سازی موثر ماده افزودنی به‌ترتیب به‌وسیله روش‌های dobreva و فریدمن مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش سرعت سرمایش، پیک تبلور در منحنی‌های گرمازای همه نمونه‌ها به دماهای پایین‌تر انتقال یافته و پهن‌تر شده‌‌اند. علاوه بر این، مشاهده شد که برخلاف مدل اوزاوا، مدل mo به خوبی می‌تواند تبلور غیر هم‌دمای الیاف pp و الیاف نانو کامپوزیت pp/gnps را توصیف کند. براساس نتایج حاصله، نمونه‌های pp/g0.1 و pp/g1 به‌ترتیب کمترین و بیشترین کارآیی هسته‌زایی را در همه سرعتهای سرمایش نشان می‌دهند. علاوه بر این، با افزودن gnps به ماتریس pp انرژی فعال‌سازی تبلور کاهش یافته است که نمایانگر قابلیت تبلور بالاتر سیستم پلیمری pp/gnps می‌باشد. نتایج حاصله نشان می‌دهد که اگرچه نانو صفحات دو بعدی gnps هسته‌زایی ناهمگن را تسهیل می‌کنند ولی حضور نانو صفحات با اندازه بزرگ به‌عنوان موانع فیزیکی عمل کرده و از فرآیند رشد بلور ممانعت می‌کند و بنابراین سرعت تبلور الیاف نانو کامپوزیت pp/gnps کاهش می‌یابد.

Crystallization behavior of polypropylene/graphene nanoplatelets nanocomposite fibers II. Nonisothermal crystallization kinetics

Both physical and mechanical properties of a semicrystalline polymer are highly related to the crystallization behavior and morphology development during processing. In the present work, nonisothermal crystallization of polypropylene/graphene nanoplatelets (PP/GnPs) nanocomposite fibers containing 0.1, 0.5, and 1% GnPs was investigated by differential scanning calorimetry (DSC). The Ozawa and Mo methods were used to fit the primary stage of nonisothermal crystallization of the samples. Moreover, the nucleation activity and the crystallization activation energy of GnPs in the PP matrix were calculated by Dobreva’s approach and Friedman’s method, respectively. The results show that the crystallization peak shifted to the lower temperatures with increasing cooling rate. Contrary to Ozawa method, it was observed that Mo approach could describe the nonisothermal crystallization process of PP and PP/GnPs nanocomposite fibers satisfactory. Furthermore, the maximum and minimum nucleation activity was observed for PP/G0.1 and PP/G1 nanocomposite fibers, respectively. Crystallization activation energy decreased in the presence of GnPs, indicating that it is easier for the PP/GnPs to crystallize. Although GnPs work as a nucleating agent, they also act as a barrier to molecular mobility and reduce the growth rate, resulting in a more depressed crystallization for PP/GnPs nanocomposite fibers.