Crystal nucleation efficacy of flow-induced formed nuclei and carbon nanotubes in the engineering polymer polyamide 66

Abstract

Grundlegende Kenntnisse zur scherinduzierten Kristallisation (FIC) sind erforderlich, um das Verhalten von Polymeren während der Schmelzeverarbeitung zu verstehen. Reines Polyamid 66 wurde untersucht, um die Kristallisation der gescherten Schmelze unter prozessrelevanten Kristallisationsbedingungen zu verstehen, und es wurde festgestellt, dass eine kritische Scherrate von 0.1 s-1 und eine kritische Arbeit von 0.1 MPa erforderlich sind, um eine Kettendehnung zu erzeugen, welche dann zu einer verkürzten Kristallisationszeit führt. Die scherinduzierten Kristallisationsprecursor wirken wie heterogene Keime und verkürzen die Kristallisationszeit nur im heterogenen Keimbildungsbereich. In Kohlenstoffnanoröhren (CNT) enthaltenden Nanokompositen gab es keine Auswirkungen der FIC, wenn die CNT-Beladung ein Sättigungsnetzwerk innerhalb der Polymermatrix entwickelte, was zu dem Schluss führte, dass es unabhängig von der Quelle einen Sättigungspunkt für heterogene Keimbildung gibt.

A foundational knowledge of flow-induced crystallization (FIC) is required to understand polymer behaviors during melt flow manufacturing. Neat polyamide 66 was studied to understand the crystallization behavior of the sheared melt under process-relevant crystallization conditions, and it was discovered that a critical shear rate of 0.1 s-1 and a critical work of 0.1 MPa is required to produce chain orientation, resulting in reduced crystallization time. The precursors from shearing act like heterogeneous nucleation sites, decreasing the time of crystallization only in the heterogeneous nucleation regime. In carbon nanotube (CNT) nanocomposites, when the CNT loading developed a saturating network within the polymer matrix, there were no effects of FIC, leading to the conclusion that there is a saturation point for heterogeneous nucleation regardless of the source.