由N—催化剂催化聚合的聚丙烯结晶行为研究

用小角X-射线散射法(SAXS),广角X-射线衍射法(WXAD)和差示扫描量热法(DSC)对由N-催化剂催化聚合的聚丙烯结晶行为进行探讨。发现这种聚丙烯结晶中有β晶型存在,且其含量随结晶时间增加而增加随结晶温度升高而降低;β晶含量增加,聚合物的长周期也会增加,β晶对长周期的影响比α晶更大。乙烯共聚改性后的聚丙烯因分子链规整性下降而阻止了β晶的形成。在熔融状态下结晶时,β晶的形成要求聚丙烯的分子链具有更高的规整性。这些实验结果均从分子链段结晶机理得到了解释。     

聚己内酯的等温与非等温结晶动力学研究

采用示差扫描量热(DSC)与同步辐射小角X射线散射(SR-SAXS)技术分别研究了聚己内酯(PCL)的等温与非等温结晶动力学及等温结晶过程中PCL片层结构的变化. 在等温结晶过程中, Avrami指数n≈3, 表明PCL以异相成核的三维球晶方式生长. 同时计算了折叠链表面自由能等结晶动力学参数. 在非等温结晶的过程中, Avrami指数n≈4, 表明PCL以均相成核的三维球晶方式生长. 同步辐射小角X射线散射数据分析表明, 在等温结晶过程中, 长周期与非晶层的平均厚度随着结晶时间的增加会经历先减小后几乎不变的过程, 而结晶层的平均厚度不随结晶时间变化而变化. 同时随着结晶温度的升高, 长周期、结晶层厚度与非晶层厚度等片层结构参数均增加.     

非晶态聚对苯二甲酸乙二酯等温结晶的介电研究

非晶态PET的介电性质温度谱除α_a松弛和β松弛外,在120—130℃之间由于在升温过程中试样的结晶出现一个损耗峰。比较非晶态试样与结晶后试样介电常数ε′和介电损耗ε″的差别,可在97—113℃温度下用ε′和ε″来表征非晶态PET的等温结晶过程。在结晶的初期,ε′随时间的变化符合Avrami方程,即(ε′(t)-ε′(∞))/(ε′(0)-ε′(∞))=exp(-Kt~n)。在结晶的后期,由介电性质的频率谱Cole-Cole图观察介电松弛强度△ε和β参数在结晶过程的变化。     

取向非晶态聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜的结晶

采用小角和广角X-散射法比较了未拉和热拉PET膜在结晶性能方面的差别,热拉试样在分子链段的小尺度范围内基本上是无规取向,而在分子链的大尺度范围内却是高度取向的。研究结果表明:热拉PET膜的结晶诱导期较短,长周期发展得较快,结晶后小角X-线散射表现出明显的各向异性,在热处理过程中先出现显著的热收缩,随后又表现出结晶伸长现象,这些都和未拉试样有明显的差别。     

烷基化程度对N-十八烷基化聚乙烯亚胺梳状高分子结构的影响

利用烷基化方法制备了烷基化取代程度(DS)介于47%～17.6%的N-十八烷基聚乙烯亚胺(PEI18C)梳状高分子.通过红外光谱、差示扫描量热法(DSC)、X-射线衍射和热失重分析等方法研究了PEI18C梳状高分子的结构、结晶行为和热稳定性,探讨了侧链烷基DS对C18侧链结晶及临界结晶行为的影响.结果发现,随DS的降低,PEI18C梳状高分子的结晶度由54.0%降至20.3%,可结晶碳原子数目由11.4个降到4.3个.受限于PEI骨架上C18烷基侧链的堆积排列模式并没有发生根本变化,仍以六方晶胞的形式进行排列.结果表明,侧链烷基DS或沿主链的侧链烷基分布密度对梳状高分子的结晶行为和临界结晶能力有明显的影响.从侧链结晶的角度,分析了侧链烷基取代度对梳状高分子结晶及热稳定性的影响.     

介电松弛谱法用于高分子链动力学行为的研究

介电松弛谱法是研究高分子链松弛运动的一种有效方法.它可反映出分子的特征结构信息,对揭示高分子链动力学行为的本质及规律、调控其凝聚态结构意义重大.本文从介电松弛谱理论出发,总结出几种常用的介电特征参数以及用于解析这些参数的数学模型.通过介电松弛谱中高分子链的弛豫过程的解析,可得出与高分子链运动相关的特征参数,如介电常数、介电松弛强度以及链运动的特征松弛时间,从而判断链松弛运动的尺寸小大,松弛的基团以及链运动的协同过程;还可与Arrenius方程、Vogel-Tammann-Fulcher（VFT）方程、统计学模型建立联系,获得界面构造、分子内部组成、链动力学行为同环境的依存性等信息,为高分子材料的分子设计、开发与应用奠定高分子物理理论基础.     

用耗散粒子动力学方法研究高分子链取向对形变液滴回缩法测定界面张力值的影响

在利用形变液滴回缩法(DDRM)测量了分子共混体系界面张力的过程中, 要求椭球液滴内高分子链应力松弛速度远快于椭球的回缩速度. 我们建立高分子链取向模型, 用耗散粒子动力学研究高分子链的取向及应力松弛对界面张力测量值的影响. 结果表明, 当高分子链沿着流场方向取向时, 应力是否完全松弛对界面张力测量值的影响较大, 当高分子链取向方向垂直于流场方向时, 应力是否松弛对测量值影响较小.     

间规1,2-聚丁二烯结晶结构研究

以间规1,2-聚丁二烯(s-PB)为研究对象,通过原位同步辐射小角X射线散射(SR-SAXS)和广角X射线衍射(WAXD)研究其结晶结构的变化过程.SR-SAXS曲线中存在明显的散射峰,表明在等温结晶过程中形成有序结晶结构;在等温结晶后间规1,2-聚丁二烯的片晶厚度、微晶尺寸均正比于1/Tc∞-T,根据高分子结晶中介相机理可以做出合理的解释.     

环形聚苯乙烯的稀溶液性质——Ⅱ. 第二维利系数

第二维利系数(A_2)是表征高分子链段间和高分子溶剂分子间相互作用的参数。对于环形高分子的第二维利系数,最早Casassa曾做过计算。利用“双接触”模型,Casassa计算了环形高分子的第二维利系数(A_(2r))为A_(2r)=(N_αβN~2/2M~2)[1-C_z O(z~2)]式中M为聚合物的分子量,N_α为Avogadro常数,N为高分子链段数,β为表征链段对排斥体积的二元集团积分,Z为排斥体积参数。式中系数C对环形或线形分子数值不同。     

聚对苯二甲酸乙二酯结晶过程中的反常行为

聚合物的结晶是高分子链由无序转变为在三维空间中有规则排列的过程。实现转变的外界条件主要是温度和时间。近年来,人们借助偏光显微镜法(PLM)、小角激光光散射法(SALS)等研究聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的结晶形态已有不少报导。     

铜离子配位下的聚氧乙烯受限结晶行为研究——缺陷引起的熔点下降

利用铜离子(Cu2+)对聚氧乙烯(PEO)的配位作用所形成的对分子链运动的束缚,研究了链段受限下PEO的结晶和熔融行为.首先利用宽频介电松弛谱(BDS)对受限条件下PEO的松弛行为进行表征,结果表明,加入铜离子后PEO的β-过程和γ-过程的特征松弛时间都变长,说明PEO的链段协同运动和主链扭转运动都变得更加困难;松弛时间为评价受限程度提供了定量的依据.DSC的测试结果表明,受限条件下PEO的玻璃化转变温度(Tg)升高,同时出现冷结晶现象,说明Cu2+配位作用确实对PEO的链段运动产生了束缚作用;同时PEO的结晶度和熔点都随着铜离子含量的提高而降低.WAXD结果表明,CuBr2在共混物中没有发生结晶,同时PEO的晶型没有发生改变.利用AFM进一步研究了PEO/CuBr2共混物薄膜的结晶形貌,发现在不同Cu2+含量的共混物中PEO都形成伸直链晶体,片晶厚度没有变化,说明熔点的降低并非是片晶厚度变化所导致.但是AFM的结果却显示螺位错晶体的数量随着Cu2+含量的提高明显增加.可以认为,在Cu2+配位受限下的PEO体系中,晶体缺陷应是引起熔点下降的主要原因,和金属等其它晶体材料的情况有着类似效应.     

变温红外法研究聚对苯二甲酸乙二酯分子链的松弛运动及其构象转变

在30～170 ℃范围内逐渐升温过程中,用红外光谱仪原位检测无定形聚对苯二甲酸乙二酯（PET）薄膜红外光谱图的变化情况。通过特征谱带吸光度与温度的变化特点,研究了PET分子链在热变化过程中的松弛运动及冷结晶过程中分子链的构象变化。实验结果表明在冷结晶过程中,随PET结晶的不断完善,对应左右式(gauche)构象的吸收峰减弱,对应反式(trans)构象的吸收峰增强,并计算出CH2面外摇摆振动结晶前和结晶后反式构象和左右式构象的相对百分含量随温度的变化关系,以及玻璃化转变和冷结晶的温区范围。     

弱电场驱动下高分子链在周期管道内输运的模拟研究

采用Langevin动力学方法模拟研究了弱电场驱动下高分子链在无限长周期管道中的输运过程. 管道由长度相等的α和β两部分周期排列而成, 其中高分子链与α管道间存在相互吸引作用, 而与β管道间存在纯排斥作用. 模拟结果表明, 高分子链在输运过程中存在明显的受限阶段, 其逃离受限的方式与管道宽度有关且满足不同的规律. 对于窄管道, 高分子链在输运过程中呈直线伸展构型且运动具有“蛇爬行”特征. 高分子链逃离受限过程伴随着整条链的运动, 从而导致迁移率随高分子链长呈周期变化, 而且在迁移率极值位置, 高分子链投影长度与管道半周期之间存在简单的整数倍关系. 对于宽管道, 高分子链在输运过程中出现弯折构型且运动具有“蠕虫运动”特征. 当链长比较长时, 高分子链可通过链前端部分的伸长逃离受限, 从而导致迁移率与高分子链长度无关. 模拟结果可能有助于利用周期管道对不同长度的高分子链进行分离及可控输运.     

尼龙—1010SAXS研究

用一维电子密度相关函数方法,分析了国产尼龙-1010不同拉伸比时的SAXS现象,由实验相关函数曲线可算得长周期(L),中间层厚(d_(tr)),片晶层厚(d_?),非晶层厚(A_?),平均片层厚(d),积分不变量(Q),比内表面O_s以及(η_c-η_a)等数值及其变化规律。实验结果表明尼龙-1010的结晶结构是由结晶层、非晶层以及结晶-非品中间层三部分组成。     

同步辐射X光散射方法研究聚苯硫醚（PPS）的结晶动力学

本文报道了用同步辐射X光散射方法研究聚苯硫醚(PPS)等温过程结晶动力学,测定了在不同结晶温度Tc下,小角和广角散射强度曲线、散射峰极大值随结晶温度的升高而向小角度移动。由小角和广角测得的一系列不同Tc温度的时间解析谱图,计算出PPS结晶速度(?)1/2最小值为0.47min,相对应的Tc为189℃,低于100℃和高于250℃结晶速度极为缓慢。长周期随结晶温度升高而增大,接近250℃时减小;密度随结晶温度升高而增加,接近熔融时,则有较大的增加;由PPS 30～225℃之间Q随温度变化曲线上的折点,求出T_g=89±5℃(加热速度10℃/min);并计算出在T_g温度时PPS两相热膨胀系数差为:     

受限状态聚合物熔体的分子动力学模拟

用粗粒化的分子动力学(MD)模拟方法从分子层次研究了受限于粗糙壁内的聚合物熔体的动力学性质. 结果表明, 对于链长较短的受限聚合物熔体体系, 随着膜厚的增加, 体系内部高分子链的松弛时间逐渐减少; 然而对于链长较长的受限体系, 聚合物链的松弛时间随着膜厚的增加先减少后增加. 推测这种由于链长的变化所引起的动力学性质的差异源自受限熔体内聚合物链聚集状态的改变, 并且通过考察交叠参数对这种改变进行了分析. 结果表明, 在膜厚增加的过程中, 决定受限状态高分子长链松弛机理的因素逐渐从受限效应转变成为链间的缠结效应.     

高分子结晶的链内成核模型

高分子的微观晶体生长动力学理论是高分子科学的重要研究课题之一。本文系统地介绍了近年来发展起来的高分子晶体生长动力学模型—链内成核模型。该模型能够对高分子结晶过程中的链折叠现象、分子分凝现象、二元链长共结晶现象、Regime转变现象和半晶织构现象给出较为合理的解释。这些现象为高分子结晶所特有,揭示了高分子有序化相转变行为的特殊性。在结语部分,本文还对比描述了以链间成核模式为主的一些情景,并对链内成核模型的进一步发展做了展望。     

结晶高分子非晶区的结构及其动力学行为研究进展

非晶结构对结晶高分子材料结构和最终使用性能有非常重要的影响,但目前对半晶高分子中非晶结构的认识还不太清晰并且有待进一步完善.随着研究手段的发展,结晶高分子中非晶区结构及其动力学行为的研究受到越来越多的关注.本文简要概述了目前对结晶高分子中非晶相的研究进展,主要从结晶高分子中非晶区的结构﹑结晶高分子中非晶区的松弛行为﹑非晶相对结晶高分子性能的影响以及等温结晶过程中非晶相的结构演化这四个方面进行介绍,并对它们的研究现状进行了概述,同时指出了目前在这方面研究中存在的争议和问题.     

基于蠕虫链模型的半刚性单链高分子的结构因子

生物高分子、液晶高分子和共轭高分子都是具有半刚性性质的一维线型链状分子.半刚性高分子的链长与高分子的持久长度在同一数量级,蠕虫链是最好的用来研究这类半刚性高分子统计性质的理论模型之一.其特性表现为高分子键的取向极大地影响统计行为,同时链的不可伸长性约束了高分子链的构象.这些性质可以通过结构因子的分析来开展研究.结构因子是描述体系在各个尺度上密度关联的物理量,是联系散射实验和高分子理论研究的桥梁,既可以通过散射实验测量,也可以通过理论上对链模型对应的传播子积分得到.由于蠕虫链模型的构象同时依赖位置和取向自由度,因而严格求解其传播子非常困难.这严重限制了蠕虫链模型场论理论的发展,特别是限制了应用高斯涨落理论进行有序结构的稳定性分析.本文综述了广泛采用的蠕虫链模型结构因子的渐近解和经验公式,并着重介绍近年来严格求解结构因子的最新进展.通过分析结构因子在不同波数区域上的标度规律,展示了蠕虫链模型的多尺度特点,以及其他经典的高分子链模型的关系.     

Epoxy/Rectorite自由体积分布温度特性的正电子谱学研究

采用正电子寿命谱(PLA)技术,通过探测聚酰胺固化环氧树脂(Epoxy)及环氧树脂/累托土(Epoxy/Rectorite)复合材料分别在不同温度点自由体积分布特性的变化,结果表明:在低温T=30K时,分子链段被冻结,自由体积分布变窄;温度在T_g及以上时,聚酰胺固化DGEBA环氧树脂中出现微相分离情况,观测到两种大小不同的自由体积孔洞的存在;纳米复合材料中累托土片层与高分子链段相互作用,同时片层促进了环氧树脂的交联,阻碍了复合材料的微相分离.