聚酯中的类质同晶及其成核作用的研究

The field of polymer crystallization has attracted many researchers' interest for its charm. In this proposal we intend to construct a new type of polymer isomorphism system, which adopts a single crsytal structure in all compositions. We'll try to clarify what role the chain structure, especially the chain conformation and intermolecular interaction, play in polymer crystallization , and investigate the energy barrier, conformational adjustment and other issues during the crsytallization process.Isomorphism will be used as a new and effective method for developing nucleating agent, and also be used to assess the effect of matching of cell parameters on nucleation efficiency.The mechanism of nucleation via isomorphism will be exploited. Further more, with the polymeric nucleating agents, we can accelerate the crystallization rate of polyesters. On this basis, the polymer crystallization behavior at the temperatures near the melting point, su as the equilibrium melting point, the zero growth temperature, the Hoffmann-Weeks plot, will be studied as well.

高分子结晶领域充满了魅力，吸引着众多研究者的兴趣。本申请项目拟通过构建一类在全组成范围内显示单一晶体结构的聚酯类质同晶体系，通过类质同晶体系来明确分子链结构，尤其是高分子构象和相互作用对于高分子结晶性能的影响，考察其过程中的结晶能垒、构象转变等问题。并且将类质同晶作为一种新的制备高效成核剂的方法，评估晶胞匹配程度对其诱导结晶能力的影响，为构建新型高效的高分子成核剂和研究成核机理提供指导。在此基础上，利用高效成核作用，研究基体材料在其熔点附近温度段内的结晶和熔化行为，进一步研究低过冷度下聚合物结晶的机理。

本课题从分子结构设计以及构象匹配的角度入手合成了一组全组分的无规共聚酯类质同晶体系（PBSF）以及一组受限组分下的无规共聚酯类质同晶体系（PHSF）。在PBSF体系中，基于类质同晶的晶胞匹配特征，结合外延结晶的机理，开发出了一种制备新型高效成核剂的方法。并对成核机理进行了深入细致的研究，发现PBF不仅能够促进PBS的初次核生成，还能加快其二次核的生成，并且能够在片晶的尺度上影响PBS的结晶行为。.通过改变脂肪族聚酯中的二元醇的含碳数，我们可以调节类质同晶所出现的共聚范围。以了PHSF体系为研究对象，通过解析其晶胞结构发现在聚酯结晶过程中，其氢键相互作用与范德华力相互作用的竞争将影响材料最终的晶体结构。前者有利于形成由旁式（或偏离zig-zag）构象组成的晶体结构，而当后者为主导时，有利于体系形成全反式（zig-zag）构象组成的晶体结构。因此通过对脂肪族聚酯分子链的设计，可以有效的进行氢键与范德华力相对主导的调控，搭建起结构到材料性质的桥梁。