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[Macromolecules] 同步辐射技术研究流动场下聚合物分子链响应与结晶的关系


我室李良彬研究员和博士研究生杨皓然等结合自主研发的具有快速降温功能的剪切装置采用不同加速模式对样品进行剪切,研究了不同剪切模式下熔体流变行为和结晶行为的关系。相关研究工作发表于近期的Macromolecules (201649, no. 23,: 9080-9088)期刊上。

聚合物熔体在成型过程中都会经历复杂流场的作用。流动场会对聚合物的结晶度、晶体形貌等结晶行为造成巨大影响,从而影响高分子制品的最终物理性能。我们的工作是使用在线小角中子散射和同步福射X射线散射技术,并结合伸展流变装置,对拉伸诱导结晶过程中不同阶段分子链构象和晶核/晶体形态进行了表征。

较小的链变形就能诱导串晶结构的产生,这说明链内构象并不是影响串晶结构生成的主要因素,串晶的生成应该和链内构象和链间密度耦合相关。当样品从不同拉伸状态结晶时,结晶过程中分子链运动行为不同,对于强拉伸的样品,分子链线团会沿拉伸方向排列并在结晶过程中发生沿拉伸方向的收缩,而弱拉伸样品则不存在此现象。瞬时加速时,样品发生非均匀流动,使得最终晶体取向不高,而缓慢加速条件下样品流动变得均匀,使流场作用效果得到提升,引起晶体取向的增加。同一剪切速率下,加速时间对流变和结晶行为影响不同,同时同一加速时间对于不同剪切速率的作用效果也不同。

以上研究工作得到国家自然科学基金(51633009, 51325301, 51227801)的资助。

结构随应变的演化图及对应的中子散射、小角散射二维散射花样