從科技部獲悉, 高分子物理與化學國家重點實驗室在聚丁烯-1的結晶及晶型轉變方向取得重要進展, 研究成果近期在國際頂級期刊Macromolecules上發表.
'塑料黃金' 聚丁烯-1材料與其它聚烯烴材料相比在耐高, 低溫蠕變及應力開裂性能方面具有較強的優越性, 但其熔體加工之後先生成亞穩晶型II, 然後在室溫下自發且緩慢地轉變為穩定晶型I, 這一轉變導致製品體積的收縮和不均勻的內應力, 極大制約了該材料的應用.
高分子物理與化學國家重點實驗室門永鋒教授課題組深入研究了聚丁烯-1晶型轉變動力學及內部結構機理, 通過對丁烯-1/乙烯共聚物的熔體溫度及結晶溫度的調控, 成功從熔體直接結晶得到穩定態的晶型I'. 課題組設計的兩步退火法, 使晶型轉變速率有了顯著提高. 通過控制改變其中一步退火的溫度, 首次實現了晶型轉變的成核及生長動力學表徵, 得到了晶型轉變過程中的成核與生長對溫度的依賴性, 其中最佳成核溫度為-10℃, 最佳生長溫度為40℃. 該結果為工業界減少庫存時間, 加快產品流通提供了依據.
在上述研究中, 課題組還發現促進低溫下快速成核的主要因素為由片晶間聯繫分子傳遞的內應力, 該內應力來自於降溫過程中非晶區相對大幅度的收縮. 這一發現為工業界的產品設計及材料選擇提供了理論指導.