等规聚1-丁烯的结晶结构形成研究

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1、等规聚1-丁烯的结晶结构形成研究StudyonCrystalStructuresFormationofIsotacticPolybutene-1学科专业：材料工程作者姓名：王栋指导教师：李景庆副教授企业导师：陈宏愿高工天津大学材料科学与工程学院二零一七年十二月摘要等规聚1-丁烯（iPB-1）是一种多晶型半结晶性的高分子材料，其在熔融加工生产过程中通常先形成亚稳定的II晶，而后再缓慢转变为热力学稳定的I晶，非常不利于加工应用推广，深入研究iPB-1直接结晶形成稳定结晶结构的途径和机制有重要理论意义和应用价值。本文借助同步辐射广角X射线散射（WAXS）和红外光谱（FTIR）等方

2、法对iPB-1的非等温结晶过程、等温结晶过程进行研究，获得了主要结论如下：1.同步辐射X光辐照条件下iPB-1熔体可直接结晶形成I′晶，该I′晶在熔融再冷却结晶时表现出一定的熔体记忆效应。鉴于I′晶和I晶具有同样的3/1螺旋构象且热力学稳定，同步辐射X光辐照条件下I′晶的形成可解释为同步辐射X光照促进了iPB-1熔体中分子链3/1螺旋构象的形成，进而形成预有序的中介相，而后发展形成I′晶，且在一定温度下I′晶熔融以后3/1螺旋构象或其预有序中介相结构可保留下来，在冷却时可恢复结晶形成I′晶，表现为熔体记忆效应。2.同步辐射X光辐照条件下iPB-1熔体在冷却结晶时，II晶早于

3、I′晶出现，较低的降温速率下更有利于I′晶的形成。在iPB-1样品中预制出一定量的I′晶，该样品熔融后形成的记忆性熔体结构不利于后续降温后II晶的形成，I′晶和II晶的形成相互影响，iPB-1熔体中可形成I′晶的3/1螺旋链或其预有序中介相不会转而形成II晶，且对临近iPB-1分子链形成II晶的过程具有抑制作用。上述研究结果对于理解iPB-1的结晶行为及结晶机理，进而对iPB-1结晶结构进行调控以直接形成稳定的结晶结构有重要借鉴价值，并对多晶型半结晶性高分子结晶过程的理论研究有重要参考意义。关键词：等规聚1-丁烯，同步辐射X光辐照，结晶结构，螺旋构象，熔体记忆效应IABST

4、RACTIsotacticpolybutene-1(iPB-1)isasemi-crystallinepolymerwithseveralcrystalforms.Whilemeltprocessing,themetastableformIIisusuallypreferredandthenslowlytransitsintostableformI,whichhindersthewideapplicationsofiPB-1invariousfields.TofocusonhowtoobtainthestablecrystalformsofiPB-1directlyfrom

5、thebulkmeltwhileprocessingandtostudyonthecrystallizationmechanismareoftheoreticalandpracticalimportance.Inthisthesis,thenon-isothermalandisothermalcrystallizationprocessesofiPB-1wereinvestigatedbythein-situsynchrotronradiationwideangleX-rayscattering(WAXS)andFouriertransformedinfra-redspec

6、troscopy(FTIR).Themainconclusionsareshownasfollows:1.SynchrotronX-rayradiationcanpromoteiPB-1melttocrystallizeintoformI′.AfterthisformI′wasmeltedtoacertaintemperature,theobtainedmeltcouldshowitsmemoryeffecttocrystallizebackintoformI′.SinceformI′hasthesame3/1helicesaswhatisinformIandisalsot

7、hermodynamicallystable,thesynchrotronX-rayradiationmayfirstpromotetheformationof3/1helicesandtherelatedmesophase.Thenthe3/1helicesandmesophasewouldfinallydevelopintoformI′.Inaddition,the3/1helicesandthemesophasecouldsurvivewhileheatedtocertainhightemperaturesw