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半结晶高分子材料的物理性能及其制品的使用性能很大程度上得益于其结晶结构,包括其晶型、晶体形态以及结晶度等。除了热力学因素,高分子的结晶过程显著受到动力学因素的影响。高速芯片量热仪-Flash DSC具有试样用量少,超快速升降温速率以及超高的时间分辨率的特点,是适合于半结晶高分子的结晶和退火动力学的新型研究手段。在第一章中,我们介绍了半晶高分子的结晶成核动力学和片晶生长动力学,以及高分子晶体退火和高分子总结晶动力学的基本概念和理论。接下来在第二章中,我们介绍了 Flash DSC的基本原理和在高分子结晶动力学研究中的应用。得益于其超高时间分辨率和超快升降温速率的特点,Flash DSC可以精确控制样品的热历史,抑制升降温过程中初始晶体的结构重组,是研究高分子结晶动力学非常有效的方法之一。第三章,我们利用Flash DSC测量技术成功地揭示了不同分子量品种聚乙烯结晶动力学的细微差异,并将其与分子量相关联。相比于高密度聚乙烯,超高分子量聚乙烯由于其较长的分子链以及长支化结构,产生严重的缠结效应,分子链松弛速度较慢,在异相成核温度区域内,表现出较快的总结晶速率,具有明显的结晶记忆效应。第四章,我们借助Flash DSC超快的降温速率(-4000Ks-1),研究了 Tm-Tg温度范围内添加成核剂TMC306的聚乳酸结晶动力学。在过冷度较低时(即接近Tm),TMC306能显著加速聚乳酸结晶,进一步表明高温结晶是由结晶成核控制的。有趣的是,添加成核剂后,聚乳酸在大过冷度下(接近Tg)依然表现出明显的结晶加速效应。这说明成核剂在低温区域也能够作为异相核诱发聚乳酸晶体生长。自成核实验也证实,较低的自成核温度也能提高聚乳酸大过冷度下的结晶速度。自成核温度显著影响其成核效果;温度越高,低温区成核效果越不明显。第五章,我们对聚乳酸多晶型及其高温转变进行了研究。根据结晶条件的不同,聚乳酸形成α’或α晶体。在高温α’会转变为α晶体。然而,其转变过程及相关机理仍然存在较大的争议。借助Flash DSC超快的升降温速率,抑制α’晶体在升温过程中的重组,将低温制备的α’晶快速升温到较高温度对其进行退火动力学研究,得到了其在较大温度范围内(132-152℃)退火转变行为。在较低的退火温度下(低于140℃),α’-α晶的转变通过链段原位调整,即固相转变机理实现的。在较高的温度下(148℃以上),α’-α晶转变通过熔融重结晶实现的。而在中温度区间(140-146℃),既有固相转变也有熔融重结晶。α’和α晶体并没有晶型结构上本质的不同,只是分子链堆叠规整程度的不同。第六章,我们研究了硫脲(Thiourea)和聚氧化乙烯(PEO)混合物熔体结晶行为。硫脲和PEO共结晶形成复合晶体,其与PEO结晶相互竞争。我们采用Flash DSC研究其等温结晶动力学,发现复合晶体形成具有明显的时间依赖性,且复合晶体早于纯PEO结晶。升温过程中,亚稳复合晶β在升温速率低时,经由熔融重结晶转变为更为完善的高熔点复合晶体体系玻璃化温度的降低和复合晶的生成有关。复合晶体具有较好的热稳定性,能与PEO晶体稳定共存。最后,我们对论文工作进行了总结和展望。利用芯片扫描量热测量技术可以较为简便直观地研究半晶高分子结晶和退火动力学行为,对高分子结晶学研究领域的发展和深入具有重要的理论和现实意义。