High-Density Polyethylene and Heat-Treated Bamboo Fiber Composites: Nonisothermal Crystallization Properties

Verbundwerkstoffe aus Polyethylen hoher Dichte und wärmebehandelten Bambusfasern: Nichtisotherme Kristallisationseigenschaften

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2015
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Abstract
The effect of heat-treated bamboo fibers (BFs) on nonisothermal crystallization of high-density polyethylene (HDPE) was investigated using differential scanning calorimetry under nitrogen. The Avrami-Jeziorny model was used to fit the measured crystallization data of the HDPE/BF composites and to obtain the model parameters for the crystallization process. The heat flow curves of neat HDPE and HDPE/heat-treated BF composites showed similar trends. Their crystallization mostly occurred within a temperature range between 379 K and 399 K, where HDPE turned from the liquid phase into the crystalline phase. Values of the Avrami exponent (n) were in the range of 2.8~3.38. Lamellae of neat HDPE and their composites grew in a three-dimensional manner, which increased with increased heat-treatment temperature and could be attributed to the improved ability of heterogeneous nucleation and crystallization completeness. The values of the modified kinetic rate constant (KJ) first increased and then decreased with increased cooling rate because the supercooling was improved by the increased number of nucleating sites. Heat-treated BF and/or a coupling agent could act as a nucleator for the crystallization of HDPE.
Der Einfluss wärmebehandelter Bambusfasern (BFs) auf die nicht-isotherme Kristallisation von Polyethylen hoher Dichte (HDPE) wurde mittels dynamischer Differenzkalorimetrie unter Stickstoff untersucht. Das Avrami-Jeziorny-Modell wurde verwendet, um die gemessenen Kristallisationsdaten der HDPE/BF-Verbundwerkstoffe anzupassen und die Modellparameter für den Kristallisationsprozess zu ermitteln. Die Wärmestromkurven von reinem HDPE und den HDPE/wärmebehandelten BF-Verbundwerkstoffen zeigten ähnliche Verläufe. Ihre Kristallisation fand überwiegend in einem Temperaturbereich zwischen 379 K und 399 K statt, in dem HDPE von der flüssigen in die kristalline Phase überging. Die Werte des Avrami-Exponenten (n) lagen im Bereich von 2,8~3,38. Die Lamellen des reinen HDPE und der Verbundwerkstoffe wuchsen dreidimensional, was mit steigender Wärmebehandlungstemperatur zunahm und auf die verbesserte Fähigkeit zur heterogenen Keimbildung sowie die Kristallisationsvollständigkeit zurückgeführt werden konnte. Die Werte der modifizierten kinetischen Geschwindigkeitskonstante (KJ) stiegen mit zunehmender Abkühlrate zunächst an und nahmen anschließend ab, da die Unterkühlung durch die erhöhte Anzahl an Keimbildungsstellen verbessert wurde. Wärmebehandelte BF und/oder ein Haftvermittler könnten als Keimbildner für die Kristallisation von HDPE fungieren.
Reference Key
li2015highdensityinternational Use this key to autocite in the manuscript while using SciMatic Manuscript Manager or Thesis Manager
Authors Li, Yanjun;Du, Lanxing;Zhang, Zhen;Wu, Qinglin;
Journal international journal of polymer science
Year 2015
DOI
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URL
http://dx.doi.org/10.1155/2015/658584
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