合肥研究院在聚丙烯中間相研究中取得進(jìn)展

　　近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院應(yīng)用技術(shù)研究所研究員田興友課題組在中間相聚丙烯研究中取得新進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表在Journal of Polymer Science Part B-Polymer Physics (2016,54,1573–1580)和Polymer (2017,108,242-250) 雜志上。

　　作為一種特殊的相態(tài)，中間相聚丙烯一直受到研究者的關(guān)注，它常常出現(xiàn)在一般的高分子加工過程中。淬冷、拉伸都會導(dǎo)致此相態(tài)的出現(xiàn)，嚴(yán)重地影響著材料的各項性能。不同于其他聚丙烯晶態(tài)，它是一種介于非晶和晶體之間的中間態(tài)，常規(guī)的手段難以給出其結(jié)構(gòu)信息，因此人們對它的了解很少，難以利用其在加工中的作用更好地調(diào)控材料的結(jié)構(gòu)和性能。近年來，課題組的副研究員李向陽利用同步輻射技術(shù)和其他手段，對其開展了系統(tǒng)性的研究。

　　研究人員發(fā)現(xiàn)，聚丙烯中間相熔體有助于加快球晶生長速度（如圖1），表明熔體內(nèi)可能存在折疊鏈有序結(jié)構(gòu)，加快球晶表面成核速率；進(jìn)一步研究表明，這種有序結(jié)構(gòu)具有較高的熱力學(xué)穩(wěn)定性，在高于熔點15oC才能完全融解；利用同步輻射小角散射技術(shù)，發(fā)現(xiàn)此時產(chǎn)生的晶體具有三相結(jié)構(gòu)，在片晶和非晶間存在過渡層，并由此提出中間相結(jié)晶模型。

　　研究人員利用傅里葉紅外、寬角和小角X射線散射研究了中間相到α相的轉(zhuǎn)化過程。發(fā)現(xiàn)形成由相反手性組成的雙螺旋和鏈滑移是相轉(zhuǎn)變的兩個必備條件。當(dāng)雙螺旋形成時，鏈滑移帶動不同手性的螺旋向相反方向運動，導(dǎo)致整個鏈的構(gòu)象重組（如圖2），這一模型有利于理解近年來發(fā)現(xiàn)的有關(guān)聚丙烯中間相的現(xiàn)象。

　　該研究工作得到國家自然科學(xué)基金項目的資助。

　　圖1 (a) 球晶在中間相熔體和去除熱歷史熔體的生長過程，(b)聚丙烯中間相結(jié)晶模型。

　　圖2 聚丙烯中間相-α相轉(zhuǎn)變新模型