长链混合烷烃在三维受限空间的相行为研究

高分子由于聚合过程复杂，使生成的分子量有一定分布，具有多分散性。本课题将经过设计并精确控制组成分布的长链混合烷烃作为多分散性聚烯烃尤其是线型聚乙烯的模型化合物，研究其在以聚合物为壳的微胶囊受限环境中的结晶行为与本体的差别。研究内容包括：（1）综合利用各种表征手段，深入研究乳化剂种类、反应温度以及投料量等工艺条件对微胶囊制备的影响，最终制备出尺寸可控、粒径分布均匀的微/纳胶囊系列。（2）以长链混合烷烃作为聚烯烃的模型化合物，通过控制多分散系数来模拟聚烯烃分子量分布的多分散性，系统研究微胶囊中二元和多元长链混合烷烃的受限结晶行为及与本体结晶的异同，系统阐述表面诱导效应和尺寸效应对共混体系表面结晶、成核动力学、共晶和相分离的影响，为具有复杂结晶行为的多分散聚烯烃体系提供理论模型，期望建立从长链混合烷烃到聚烯烃结晶研究的桥梁。

本项目将经过设计并精确控制组成分布的长链混合烷烃作为多分散性聚烯烃尤其是线型聚乙烯的模型化合物，研究其在以聚合物为壳的微胶囊受限环境中的结晶行为与本体的差别，研究成果包括：.（1）不同碳数差双组分混合烷烃微胶囊体系结晶行为的研究：对于不同碳数差的双组分混合烷烃在微胶囊中的受限结晶行为进行了考察。增加碳数差或微胶囊化都能使得旋转RII相稳定存在的温度区间增大，以至于从本体中的瞬态旋转相过渡到受限空间中的亚稳态旋转相。（2）不同平均碳数双组分混合烷烃微胶囊体系相分离行为的研究：固定组份比、碳数差和受限几何大小，改变双组份混合烷烃的平均碳数，观察不同种类混合烷烃在微胶囊中的相分离现象。平均碳数越小，排斥能ω越大，当排斥能ω 超过了几何受限对相分离的抑制作用时，微胶囊化双组分混合烷烃就会发生相分离；反之则不会发生相分离或者部分相分离。（3）双组份混合烷烃微胶囊体系的相图研究：通过观察微胶囊中混合烷烃m-C16/C18的结晶行为随组份比（ψC18）的变化，绘制T-ψ相图，发现旋转相的稳定影响相分离发生与否。（4）长链烷烃在二氧化硅微球表面和微胶囊内结晶行为的比较研究：正十六烷在微胶囊和纳米二氧化硅微球复合物体系中的低温区固固相转变行为存在差异，这是由于在两种受限状态下正十六烷结晶过程中的相转变机理不同导致的。（5）七组份混合烷烃微胶囊体系的结晶行为研究：将七组分(C16-C22)混合烷烃链长按恒比分布和正态分布混合，微胶囊包覆后，两种分布的混合烷烃出现“过热”，即熔融温度基本不变，结晶温度升高。.通过本项目的三年实施，基本达到预期目标。通过调节组分碳数差别、组分含量、平均碳数和受限环境，可以调控微胶囊中混合烷烃相分离和结晶行为，系列工作应邀发表了一篇英文综述文章(Acc. Chem. Res., 2014, 47(1), 192-201)和一篇中文综述文章(高分子学报,2014,1,22-30)。