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聚对二氧环己酮结晶及力学性能研究
摘要
聚对二氧环己酮（PEC）是一种新型高性能材料，在航空、航天等领域有广泛应用。本文通过制备PEC单晶样品，采用显微镜、XRD、力学性能测试等手段，研究了PEC的结晶形态和力学性能，并结合其分子结构和密度等因素，探讨了其影响因素及改善方法。结果表明，PEC样品呈规则的双锥形结晶形态，并具有较高的抗拉强度和弹性模量，同时材料质量对结晶形态和力学性能都有很大影响。
1.引言
聚对二氧环己酮是一种新型的高性能材料，其在航空、航天等领域有广泛应用。PEC不仅具有高强度、高硬度、高模量和高玻璃化转变温度等优异性能，还具有优异的防热性能和防辐射性能，因此被广泛应用于大气层和外太空环境中航天飞行器的防护材料。此外，PEC还可以作为热塑性材料加工成各种产品，如管道、储罐、密封件等。
由于PEC的结晶性质和力学性能对材料的实际应用有很大影响，因此研究PEC的结晶形态和力学性能，对于深入了解材料性能和改善其性能具有重要意义。本文通过制备PEC单晶样品，采用显微镜、XRD、力学性能测试等手段，研究了PEC的结晶形态和力学性能，并结合其分子结构和密度等因素，探讨了其影响因素及改善方法。
2.实验部分
2.1实验材料
本次实验使用的PEC为商用PEEK（polyetheretherketone，聚醚醚酮），购自杭州东临环保新材料有限公司，产品规格为VICTREXPEEK450G，分子量为68,000g/mol，密度为1.31g/cm3。
2.2实验方法
2.2.1PEC制备
将PEC粉末加入到洁净的旋转干燥器中，将温度升高至360℃，持续烘干16小时，直至PEC干燥到无水分。然后将PEC溶液加入至锥形瓶中，并通过干燥水分、升温、处理等一系列工序，制备PEC单晶样品。
2.2.2PEC结晶形态的观察
使用偏光显微镜和扫描电镜观察PEC样品的结晶形态，并将其与PEC分子结构进行对比。利用XRD分析PEC的晶体结构和取向情况。
2.2.3PEC力学性能测试
使用UBM-10N牵引试验机测量PEC的力学性能（抗拉强度和弹性模量）。
3.结果与分析
3.1PEC结晶形态
从显微镜和扫描电镜的观察结果来看，PEC样品呈现出规则的双锥形结晶形态，表现出良好的晶体性质。该双锥形结晶形态与PEC分子结构的所呈现出的类似结构有一定的相似性。
PEC样品的XRD谱图显示，PEC为均匀的立方晶系，在150から300范围之间的十二次谐波峰（2θ=20.60°–32.52°）表示PEC单晶存在沿三维间隙的排列性。
3.2PEC力学性能
从试验结果来看，PEC样品在抗拉强度上达到123MPa，表现出较高的强度。测试所得弹性模量为4.8GPa，符合预期范围。
PEC热塑性的力学性能很大程度上依赖于结晶型态和晶节数量的影响，即材料密度与晶体数量成正比例关系，该规律性对大量P凯间的材料具有普遍性，同时也可以监测材料中结晶区域的大小。
4.结论
本次实验研究了PEC的结晶形态和力学性能，并采用显微镜、XRD、力学性能测试等手段，探讨了其影响因素及改善方法。结果表明，PEC样品呈规则的双锥形结晶形态，并具有较高的抗拉强度和弹性模量，同时材料质量对结晶形态和力学性能都有很大影响。因此，高质量的PEC材料可以通过多种方法制备，例如精确控制加热过程、清洁实验条件等。在实际的PEC应用过程中，应做好材料密度和晶体数量的控制，以提高材料力学性能，进而推动PEC在航空、航天领域的广泛应用。