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液液相分离和结晶是高分子共混物中常见的两种有序化过程,理解二者的关系,尤其是受限条件下的相互作用具有重要的理论意义和应用价值。
本论文使用光学显微镜、电子显微镜及原子力显微镜等分析手段,研究了乙烯/1-已烯无规共聚物(PEH)和乙烯/1-丁烯无规共聚物(PEB)组成的共混体系在薄膜中的液液相分离相结构,发现了相分离薄膜中存在的PEH表面富集层。根据形状因子对相区形貌进行了区分,并讨论了各种形貌的形成和转变过程。进一步考察了近临界组分薄膜中的液液相分离动力学,证实相区增长指数α变化依赖于约化相区尺寸(相区尺寸与膜厚的比值)。
在此基础上考察了共混物薄膜中相分离过程对于随后的结晶成核过程的影响,定量分析了这一影响过程对于薄膜厚度的依赖性。通过对相结构的讨论推导出在薄膜中结晶成核速率函数规律,将其分解为指数函数项和背景项,前者与相区增长速率的变化规律相符,而后者通过不同组成的共混薄膜的考察得到了验证。
通过各种显微手段对结晶成核位点进行了观察,在透射电镜下捕捉到了早期晶体结构,直观地看到了结晶成核生长的过程。晶核由两相界面开始向PEH富集区生长。片晶平行于相边界,并且沿着相区边界弯曲生长。经过讨论,这样的实验结果与涨落促进结晶理论相符,进一步验证并充实了该理论。
这些工作为进一步研究薄膜等受限条件下的高分子有序化过程,发展新的结晶理论打下了基础,也为控制聚烯烃薄膜材料的相结构和结晶提供了借鉴。