真实流动场与流动场诱导的高分子构象有序和结晶的关系

流动场诱导的高分子结晶既是高分子物理的基本问题，也是指导高分子加工的必要知识。由于高分子液体在强流动场如剪切作用下流动速率通常是非连续变化，或者剪切速率和应变在高分子液体中是非均匀分布，常用研究剪切诱导结晶的实验方法获得的信息实际是不同剪切速率和应变的平均效果。因此表观剪切速率和应变与剪切诱导的结晶和其它有序过程不具有确定的对应关系。半个多世纪来，这一不确定关系阻碍了高分子学术界认识和提炼流动场诱导结晶的分子机理。本项目通过设计巧妙的恒速伸展流动装置和粒子示踪剪切流变装置，研究流动场诱导的分子内有序和结晶过程。将真实的流动场参数与高分子链构象、取向和解缠结关联，解释流动场对高分子聚集态形成过程如结晶的影响。

流动场诱导的高分子结晶既是高分子物理的基本问题，也是指导高分子加工的必要知识。由于高分子液体在强流动场下流动速率通常是非连续变化甚至非均匀分布，常用研究剪切诱导结晶的实验方法获得的信息实际是不同剪切速率和应变的平均效果。因此，表观剪切速率和应变与剪切诱导的结晶和其它有序过程不具有确定的对应关系，这一不确定性阻碍了学术界认识和总结流动场诱导结晶的分子机理。为了克服这些问题，本项目将结合自行研制的流变装置和小角X射线散射、显微红外等原位结构表征技术研究分子内有序和流动场诱导的结晶过程，尝试将真实的流动场参数与高分子链构象、取向和解缠结关联，解释流动场对高分子聚集态形成过程的影响。项目进行过程中课题组成功研制了恒速率伸展流变装置，解决了剪切中存在的流场不均匀的问题，并基于此装置对shish形成是否需要coil-stretch transition和解缠结、缠结网络松弛对结晶的影响给出了新的实验结果和解释。利用已有的PTV剪切流变装置课题组对聚氧化乙烯、聚丙烯的流变性质进行了研究，首次在熔体中观察到延迟断裂的非线性行为，并对其对结晶的影响进行了分析。结合显微红外技术课题组研究了球晶生长过程中预有序结构的分布，给出了全新的球晶生长模型。以上结果对高分子结晶中一些长久困扰学术界的问题给出了新的实验证据和解释，具有较高的创新性和探索性。