与普通球晶相比，在聚合物中生成串晶可以提高聚合物的力学性能。根据串晶的形成机理，长链具有更长的松驰时间，在取向后松驰较慢，因此通过向聚合物中加入长链可以促进串晶形成，从而进一步提高聚合物的力学强度。然而，聚合物长链的结构对取向和松驰有很大影响，进而影响流动诱导串晶形成，因此研究长链结构对串晶形成以及对最终力学性能的影响具有重要意义，研究成果可为聚合物高性能化加工提供指导。

基于上述背景，四川大学高分子科学与工程学院李忠明教授和雷军教授课题组采用高密度聚乙烯(HDPE牌号2911，scPE)为基体，分别加入两种超高分子量聚乙烯(UHMWPE，线性lcPE和支链bcPE)作为长链聚合物以促进串晶结构形成，并利用振动剪切注塑成型技术制备试样，研究了长链结构对串晶及最终力学性能的影响。从图1所示的二维宽角X射线衍射(2D-WAXD)结果可以看出，两种长链在常规注塑或振动剪切注塑成型条件下都可以促进串晶形成。有趣且有意义的是，与bcPE相比，lcPE在试样的芯层中促进了更多串晶形成，分子链的取向度也更高(表1)，说明lcPE比bcPE具有更强的促进作用。从2D-WAXD结果计算得到的结晶度(图2)表明，两种长链都可以促进结晶，提高试样的结晶度。

图1. 2D-WAXD结果. 衍射图案上面的数字表示与试样表面的距离, 流动方向是竖直方向. 名称以“C-”开头的试样表示常规注塑(CIM)试样，以“O-”开头的试样表示振动剪切注塑(OSIM)试样

通过紫外光谱中偶氮苯特征吸收峰的变化可以证明，经过10 μmol/L和20 μmol/L Ama的处理后，表面多肽含量分别降低了20%和40%。在紫外光照的辅助下多肽脱离效率更高，5 min紫外光照结合20 μmol/L Ama的处理，可使多肽脱离达到70% (图2)。

图2. OSIM试样结晶度与位置之间的关系

从扫描电镜图(SEM) (图3和4)可以清晰看出试样的晶体形态。从晶体取向和晶体形态看，其结果与WAXD数据基本相符，进一步证明两种长链皆可以促进取向晶体(串晶)形成，且lcPE比bcPE有更好的促进作用。

长链和振动注塑成型促进了串晶形成和结晶度增加，反映在力学性能上是拉伸强度和模量的提高(图5)。

邓璐锋是该论文的第一作者，雷军教授和唐建华教授为共同通讯作者。该项工作得到国家自然科学基金(No. 51533004, 51773135和21878194)的资助。

该工作即将发表于Chinese Journal of Polymer Science。

  论文链接https://link.springer.com/article/10.1007/s10118-020-2397-7