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分子链的特殊化学结构以及材料的加工条件(如温度、外力、压力等)会对聚合物的聚集态结构产生很大的影响,进而影响材料的最终性能。本文以长链支化聚丙烯和聚对苯二甲酸丙二醇酯为研究对象,对其结晶与熔融进行了研究。通过与传统线性聚丙烯的对比研究,探讨了长支链对聚丙烯结晶过程及其微相结构的影响;研究了聚对苯二甲酸丙二醇酯聚集态结构及熔融行为对结晶条件的依赖规律。主要结果如下:
1.对长链支化聚丙烯(LCBPP)的结晶行为研究表明,长支链的引入并未影响分子链的堆砌方式,即晶体类型,与线性聚丙烯(Linear-iPP)相同,无扰条件下熔体结晶时形成α-晶体,且形态结构强烈地依赖于结晶条件。结晶动力学的研究表明,LCBPP在低温结晶时,结晶总速度小于Linear-iPP,而高温结晶时,结晶总速度则大于Linear-iPP。等温结晶时两者的Avrami指数n均介于1~2之间,而非等温结晶时,n值介于2~3之间。
2.利用偏光显微镜、原子力显微镜、以及差示扫描量热仪对聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)的熔体结晶过程及聚集态结构进行了详细研究。结果发现,在所研究的温度范围内(180℃~227℃)PTT均形成负球晶,但球晶的形貌强烈地依赖于结晶温度。结晶动力学研究表明,PTT等温结晶及非等温结晶的Avrami指数n均介于2~3之间,且随着结晶温度的降低或降温速率的增加,n值逐渐由2趋向于3,说明由非依热成核的二维生长逐渐过渡到了非依热成核的三维生长。
3.利用DSC和配有热台的偏光显微镜系统研究了PTT的多重熔融行为,原位跟踪PTT球晶的熔融过程,直接观察到对应于不同熔融峰的PTT晶体的熔融,对PTT出现双重熔融峰的机制分析表明,PTT的低温和高温熔融峰分别由二次结晶和主结晶形成晶体熔融所致。