纳米纤维内梳状高分子的受限行为研究

Confined crystallization of polymer is an important issue to complete the crystallization theory of polymer. In this project, the confined behavior of comb-like polymer is mainly focused by using the continuous and size-controlled nanofiber as the template. Crystallization and nucleation behavior of confined comb-like polymer are deeply investigated, and the confined- or surface-induced nucleation behavior of comb-like polymer under the effect of fiber matrix with different polarity is also discussed aiming to clarify the difference between the confined crystallization and surface-induced crystallization. The effect of the polarity of fiber matrix and the thermal treatment temperature on the morphology and the segment orientation of confined comb-like polymer is systematically studied. The confined features of comb-like polymer under the coordination of confined environments and side-chain length are discovered, and the physical nature of the confined and the unconfined comb-like polymer is illuminated. By this project, it provides a new idea to analyze and understand the structure of different topological polymers, and also gives a strong basis of studying the confined behavior of polymer.

研究高分子受限行为对于完善高分子结晶机理具有重要意义。本项目以长度连续、直径可控的纳米纤维作为模板研究梳状高分子的受限行为，探讨受限梳状高分子的结晶和成核行为，分析不同极性纤维基材对梳状高分子成核行为和相态结构的影响，揭示受限结晶和表面成核诱导结晶的区别。考察纳米纤维基材内壁、热处理温度对受限梳状高分子形貌和链段取向的影响，揭示受限空间和侧链尺寸协同作用下梳状高分子的受限特征，阐明梳状高分子受限行为与本体差别的本质。课题的实施，可为不同拓扑结构高分子的结构研究提供新思路，同时也为高分子受限行为研究奠定基础。

基于研发相变储热纤维材料过程中出现的储热和放热行为不平衡，以及结晶延迟现象，本项目针对纳米纤维内梳状高分子材料的受限行为进行研究。项目以侧链尺度和主链结构不同的梳状高分子为对象，研究了与不同极性成纤聚合物的可纺能力，对比分析了纺丝电压、接收方式和皮芯比等工艺参数对纳米纤维成纤过程及形貌的影响。考察了同轴和共混纺丝方式对梳状高分子结晶行为的影响，研究发现，同轴纳米纤维的受限行为大于共混纺丝方式，而且纳米纤维内的梳状高分子含量也对其受限行为有明显影响。构建了“硬受限”和“软受限”的受限环境，并对比分析了二者对梳状高分子受限行为的影响。纳米纤维内的梳状高分子受限行为完全不同于本体，并且结晶动力学与成核过程表现出纳米纤维尺度和侧链长度的依赖性。纤维内梳状高分子的结晶成核行为接近准一维的生长方式，并且纤维基材的相容性也对梳状高分子得受限行为有一定的影响。项目的开展为拓扑结构高分子的受限行为研究提供了借鉴，同时为开发高效相变储热材料提供了可靠技术基础。项目完成过程中，发表学术论文8篇，其中SCI论文7篇，EI论文1篇，另2篇投稿中。参编书籍1章节。参加学术会议3次，授权专利3项。获得中国纺织工业联合会科学技术奖二等奖1项（排名第2）。培养硕士研究生2人，本科生3人，博士在读2人。