我室李良彬研究员和已毕业博士研究生王震等结合自制伸展流变仪和同步辐射宽角及小角X射线散射技术（WAXS/SAXS）系统研究了聚丁烯熔体在流动场诱导结晶过程中的结构及形态转变。相关研究工作发表于近期的Soft Matter (2017, 13, 3639-3648)期刊上。
聚丁烯是一种多晶型的聚合物，在不同的结晶条件下可以获得同晶型的产物，因此被认为是研究聚合物相转变的理想模型。我们的研究工作在应变速率-温度空间构建了非平衡的结构和形态相图，可以用于指导聚丁烯的工业加工。
研究发现，亚稳态的formIII晶型可以由聚丁烯熔体通过高速拉伸直接生成，其具有几十毫秒的短寿命。在远高于其平衡熔点的温度下形成formIII晶型可归因于其熔融温度的升高和其低有序度结构带来的动力学增长优势，这有利于formIII晶体与熔体以及formII晶体的竞争。然而，formIII晶体的存活强烈依赖于所施加的流动，其中formIII晶体向formII晶体的转变可能在拉伸期间发生，而在拉伸后formIII晶体向熔体转化。拉伸后等温保持样品，即使在高过冷度下，在120s的观察时间内也发生formII晶体相对结晶度的持续降低。这可以通过考虑由流动引起的更薄微晶的形成来合理地解释，其在流动或应力被去除后反而变为亚稳态。因此，WAXS结果表明聚合物熔体中的流动场诱导结晶不仅涉及相结构相关，而且涉及相尺寸相关的亚稳态。对于形态演变，SAXS结果揭示了随着温度从低于到高于formII晶型的熔点，形态从流动诱导的网络转变为shish。
以上研究工作得到国家自然科学基金（51325301, 51633009, 51227801）的资助。
(a) 应变速率-温度空间聚丁烯结构相图。(b) 应变速率-温度空间聚丁烯形态相图。
相关链接：http://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2017/SM/C7SM00107J