超临界CO2中流变行为和界面张力对多组分多相高分子材料形态结构形成与演变的控制

根据超临界CO2的特性和其与高分子材料独特的相互作用，利用超临界流体这一材料加工新技术制备多组分多相高分子材料。探索超临界CO2中高分子链运动、结晶、流变行为、界面特征以及微相结构的变化规律；研究超临界CO2中组分的化学、物理特征对多相体系流变行为和界面张力的影响；探索多相体系在超临界CO2中流变行为和界面特性对体系最终形态分布与结构形成的影响规律；通过控制过程参数实现对体系粘度比和界面张力等物理特性的调控，研究在超临界CO2为加工助剂的熔融共混中形态形成和演变规律、以及其控制和预测；从高分子界面科学、形态学、流变学、力学等多学科角度建立超临界CO2中材料加工－形态结构－性能的相互关系，为利用超临界流体技术获得具有良好分散、优异加工和力学性能多组分多相材料的结构设计与加工控制提供理论基础，对丰富以高分子物理为基础的高分子成型加工原理和扩展超临界流体技术在高分子材料加工中的应用具有重要意义。

本项目基于超临界二氧化碳（scCO2）在聚合物及其共混体系中的溶解和扩散作用，通过在聚合物共混体系的加工制备过程中引入scCO2，研究了scCO2处理对聚合物共混体系中高分子链运动、结晶行为、流变行为、界面特征以及微相结构的变化规律。在scCO2处理过程中，聚合物基体中的CO2吸附量随着饱和压力和时间的增加而增加，这使体系粘度降低，界面张力降低，聚合物两相间相容性提高，分散相以更小的尺寸分散于基体相中，增加了两相之间有效界面作用面积，提高了共混物的机械性能和热性能。这一特性在多相多组分聚合物共混加工中有较大的应用价值，如可以通过利用scCO2塑化作用在较低的加工温度下进行聚合物共混改性，降低聚合物降解程度，并且可以通过控制scCO2与聚合物组分及共混体系的相互作用，对相形态和聚合物性能进行调控。通过本项目的开展，从认识总结聚合物/CO2相互作用规律，到探索体系形态分布与结构形成本质机理，再到指导进行聚合物共混体系形态结构以及性能调控，对scCO2对聚合物共混体系加工中的应用有了更加深入的理解，对如何利用scCO2调控多组分多相高分子材料形态结构形成与演变的控制构建了相对完整的研究体系，较好地完成了既定研究目标。