聚烯烃（共混物）取向结晶与形变机理的研究

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1、叫Jq．k学博，}+学位论文聚烯烃(共混物)取向结晶与形变机理的研究材料学专业博士生：那兵指导教师：傅强教授本论文采用2DSAXS／WAXS与DSC从不同尺度研究了动态保压注射成型所制备聚烯烃共混物(结晶／非晶HDpE／EVA体系、结晶／结晶HDPE／iPP体系)的取向结晶结构，并结合共混物相形态，阐明了剪切作用下共混物组分的结晶行为、结晶机理以及影响因素；同时，明确了结构(分子取向、相形态、界面作用)与性能之间的内在联系，为聚合物多相体系形态控制与高性能化提供了一定的理论基础与实验方法。另外，通过对取向聚烯烃(HDPE、LLDPE、iPP

2、)拉伸过程中结构变化与形变特征的研究，明确了拉伸过程中的形变机理，建立了形变模型，并阐明了拉伸过程中结构变化与形变特征的本质．为自下(微观)而上(宏观)进行材料结构设计以提高材料性能提供了理论依据与实验指导。主要研究结果如下：1，剪切作用下，HDPE／EVA共混体系中HDPE分子链始终沿流动方向取向：取向度与相反转有关。EVA组分具有较低的固化(结晶)温度(HDPE结晶时处于流动态)，作为分散相并不影响基体HDPE的分子取向，与组成、vA含量无关；而EVA组分过渡为连续相(相反转)，却导致HDPE组分取向度逐渐下降。相反转与共混体系的粘度比

3、有关。剪切作用并不改变HDPE／EVA共混体系的相溶性，即使对于VA含量较低、界面作用较强的HDPE／16EVA共混体系。拉伸强度主要取决于HDPE组分的取向度；VA含量(界面作用)对拉伸强度有一定的影响。2．剪切作用下，HDPE／iPP共混体系中iPP组分主片晶(parentlamellael的分子链始终平行于流动方向，与组成无关。HDPE组分作为基体时其片晶垂直于流动方向；而在其分散相中则形成附生结晶结构，分子链沿与流动方向妞JII大学博=b学位论文345+500取向，来源于iPP片晶表面诱导结晶作用。附生结晶与亚微米相区内本体成核抑制

4、、界面优先诱导成核有关。同样，基体的取向度取决于分散相的固化(结晶)温度。由于剪切作用下iPP先于HDPE结晶固化，增大体系粘度，HDPE基体的取向度随iPP含量的增加而线性下降：而iPP基体的取向度则不受分散相HDPE(处于流动态)含量的影响。拉伸性能与基体分子取向度、分散相含量及界面作用有关。‘采用模型化定量研究了HDPE／iPP共混体系中HDPE附生结晶机理与影响因素。另外，在一定条件下，HDPE组分还存在本体取向结晶，如b轴取向，来源于本体成核与相区边界的导向作用。共混体系中HDPE组分不同取向结晶与本体成核和界面成核之问的竞争有关

5、，受组成、冷却速率及分子量的影响。通过对取向聚烯烃形变特征与结构变化的研究，建立了非晶区与晶区形变的串联模型，即片晶破碎前形变主要发生在非晶区内，片晶以剪切屈服方式进行链滑移，而片晶破碎后则以晶区塑性形变为主导。非晶区的取向度影响片晶破碎的真应变、应变软化系数以及应变硬化模量。塑性流动过程中产生的粘性力来源于片晶间、晶块问偶合作用与分子链l训相互作用。Shish结构的存在一方面可以增强片晶间的偶合作用，另一方面则可以增加对片晶剪切屈服形变的约束作用，从而导致粘性力大幅度增加。拉伸过程中的准静态力只与分子取向有关，不依赖于应变速率；而粘性力却

6、受应变速率的影响，可以采用Eyring活化机理进行定量描述。关键词：聚烯烃剪切取向结晶附生结晶b轴取向串联模型粘性力本论文的特色与创新：1．采用2DSAXS／WAXS与DSC从不同尺度系统地研究了动态保压注射成型所制备聚烯烃共混物的耿向结晶结构，阐明了剪切作用下共混物组分的结晶行为、结晶机理以及影响因素，并半定量描述了结构(取向度、相形态、界面作用)与性能之间的关系，为聚合物多相体系形态控制与制备高性能材料提供了一定的理论基础与实验方法。叫川人学博1．学位论文234首次通过注射成型方法在HDPE／iPP共混物中得到附生结晶结构，阐明了共混物

7、中附生结晶机理，提出附生结晶来源于界面优先诱导结晶，与亚微米相区内本体成核受限作用有关。采用模型化研究进一步阐明了HDPE／iPP共混物中聚乙烯组分的附生结晶机理，并首次发现共混物中可同时存在本体取向结晶(如b轴取向)与附生结晶结构；明确了不同的取向结晶行为来源于界面诱导成核和本体成核的之间的竞争：改变冷却速率、相区尺寸与结晶能力可以促使附生结晶与本体取向结晶相互进行转化，为有效控制分子取向提供了有力的实验依据。采用具有明确片晶取向的聚烯烃系统地研究了拉伸过程中的结构变化与形变特征，建立串联模型阐明了形变机理，并很好地解释屈服、应变软化与应

8、变硬化等形变特征；明确了拉伸过程中粘性力的来源与影响因素，并有效地验证了E蜘ng机理的适用性。四川大学博士学位论文Orientedcrystallizationanddeform