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本论文分为以下四个方面:
1.聚乙烯和乙丙橡胶的合成利用阴离子聚合的方法得到了分子量可控的单分散的高1,4-含量的聚丁二烯(PB),聚异戊二烯(PI)。将聚合得到的PB或者PI环己烷溶液在4MPa左右的氢气氛围中,在催化剂环烷酸镍和共催化剂三异丁基铝的条件下加氢得到饱和的聚烯烃,聚乙烯(PE)和乙丙橡胶(PEP)。
2.互扩散对聚乙烯/乙丙橡胶(PE/PEP)共混物结晶动力学的影响研究通过光学显微镜(OM),示差扫描量热仪(DSC),傅丽叶红外光谱仪(FTIR)研究了互扩散对聚乙烯/乙丙橡胶(PE/PEP)结晶动力学的影响。光学显微镜的结果显示晶核最先在相分离的界面出产生,在降温过程中,界面处的浓度涨落得到很大的加强。DSC的结果显示当分子量为Mw=52kg/mol的聚乙烯与分子量为Mw=32kg/mol的乙烯丙烯交替共聚物共混物时,降温过程只有一个96℃的结晶峰;而当相同的PE与分子量为Mw=110kg/moll的乙烯丙烯交替共聚物共混时,降温过程出现了两个结晶峰,分别为96℃和72℃。我们证明了72℃结晶峰是因为PEP富集区较小的扩散系数引起的。互扩散中的慢模式理论和快模式/约束松弛理论可以用来解释PEP富集区互扩散系数较小的原因。
3.液液相分离对聚乙烯/乙丙橡胶(PE/PEP)共混物结晶过程的影响
我们研究了远临界和近临界聚乙烯/乙丙橡胶(PE/PEP)共混物中液液相分离对结晶过程的影响。结晶动力学由液液相分离时间,淬冷深度以及初始组成所影响,它们决定了PE富集区和PEP富集区的互扩散系数。最终的形态是由液液相分离和结晶的耦合所决定,基于初始组成,其发展显示了一个从结晶结构主导到液液相分离主导的转变。在远临界共混物中,液液相分离动力学动力学非常慢。当结晶与相分离同时发生时,PE的结晶决定了最终的结构,可以看到随机分散的,分段的晶体。这是由于PE链在PEP基体中的互扩散被大大限制,它们不能形成完整的球晶结构。在近临界的共混物中,液液相分离动力学相对较快,它是决定最终形貌的主要因素。随着液液相分离时间的延长,形貌从亚微米级的双连续结构粗化为上百微米大小的区域。
4.熔体结晶聚乙烯成核增长早期研究
我们使用同步辐射小角x光散射(SAXS)研究了熔体结晶聚乙烯的成核早期。经典的Gibbs成核或者密度涨落理论可以用来描述初级成核机制。当温度高于PE的零增长温度(Tzg,PE)(在此温度以上晶体增长停滞),密度涨落的幅度很微弱。当温度低于Tzg,PE时,小q(0.008＜q＜(0.03A-1))区域的散射强度开始上扬,初级成核过程开始。测得的临界核的分形维数在3附近,这与经典的Gibbs成核理论预测一致。通过研究散射强度的增加,我们得到了在不同散射矢量q的密度涨落增长速率R(q)。结果显示,随着等温结晶温度的降低,密度涨落的增长速率变得越来越大,但是没有spinodaldecomposition的信息,因为在这种情况下R(q)/q2和q2有一个线性关系。