合肥研究院在聚丙烯中間相研究中取得進展

　　近期，中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院應用技術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展，相關成果發(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、拉伸都會導致此相態(tài)的出現(xiàn)，嚴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；進一步研究表明，這種有序結(jié)構(gòu)具有較高的熱力學穩(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，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)的有關聚丙烯中間相的現(xiàn)象。

　　該研究工作得到國家自然科學基金項目的資助。

　　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