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高分子物理与化学国家重点实验室在聚丁烯-1的结晶及晶型转变方向取得重要进展

发布日期:2020-08-06

“塑料黄金”聚丁烯-1材料与其它聚烯烃材料相比在耐高、低温蠕变及应力开裂性能方面具有较强的优越性,但其熔体加工之后先生成亚稳晶型II,然后在室温下自发且缓慢地转变为稳定晶型I,这一转变导致制品体积的收缩和不均匀的内应力,极大制约了该材料的应用。

高分子物理与化学国家重点实验室门永锋教授课题组深入研究了聚丁烯-1晶型转变动力学及内部结构机理,通过对丁烯-1/乙烯共聚物的熔体温度及结晶温度的调控,成功从熔体直接结晶得到稳定态的晶型I‘。课题组设计的两步退火法,使晶型转变速率有了显著提高。通过控制改变其中一步退火的温度,首次实现了晶型转变的成核及生长动力学表征,得到了晶型转变过程中的成核与生长对温度的依赖性,其中最佳成核温度为-10 °C,最佳生长温度为40 °C。该结果为工业界减少库存时间,加快产品流通提供了依据。

在上述研究中,课题组还发现促进低温下快速成核的主要因素为由片晶间联系分子传递的内应力,该内应力来自于降温过程中非晶区相对大幅度的收缩。这一发现为工业界的产品设计及材料选择提供了理论指导。

上述聚丁烯-1晶型转变的系列重要进展近期在国际顶级期刊Macromolecules上发表。


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