高分子物理與化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在聚丁烯-1的結(jié)晶及晶型轉(zhuǎn)變方向取得重要進(jìn)展

    “塑料黃金”聚丁烯-1材料與其它聚烯烴材料相比在耐高、低溫蠕變及應(yīng)力開(kāi)裂性能方面具有較強(qiáng)的優(yōu)越性，但其熔體加工之后先生成亞穩(wěn)晶型II，然后在室溫下自發(fā)且緩慢地轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定晶型I，這一轉(zhuǎn)變導(dǎo)致制品體積的收縮和不均勻的內(nèi)應(yīng)力，極大制約了該材料的應(yīng)用。

    高分子物理與化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室門(mén)永鋒教授課題組深入研究了聚丁烯-1晶型轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)機(jī)理，通過(guò)對(duì)丁烯-1/乙烯共聚物的熔體溫度及結(jié)晶溫度的調(diào)控，成功從熔體直接結(jié)晶得到穩(wěn)定態(tài)的晶型I'。課題組設(shè)計(jì)的兩步退火法，使晶型轉(zhuǎn)變速率有了顯著提高。通過(guò)控制改變其中一步退火的溫度，首次實(shí)現(xiàn)了晶型轉(zhuǎn)變的成核及生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)表征，得到了晶型轉(zhuǎn)變過(guò)程中的成核與生長(zhǎng)對(duì)溫度的依賴性，其中最佳成核溫度為-10℃，最佳生長(zhǎng)溫度為40℃。該結(jié)果為工業(yè)界減少庫(kù)存時(shí)間，加快產(chǎn)品流通提供了依據(jù)。

    在上述研究中，課題組還發(fā)現(xiàn)促進(jìn)低溫下快速成核的主要因素為由片晶間聯(lián)系分子傳遞的內(nèi)應(yīng)力，該內(nèi)應(yīng)力來(lái)自于降溫過(guò)程中非晶區(qū)相對(duì)大幅度的收縮。這一發(fā)現(xiàn)為工業(yè)界的產(chǎn)品設(shè)計(jì)及材料選擇提供了理論指導(dǎo)。

    上述聚丁烯-1晶型轉(zhuǎn)變的系列重要進(jìn)展近期在國(guó)際頂級(jí)期刊Macromolecules上發(fā)表。