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浙大潘鹏举教授等《Prog. Polym. Sci.》综述:结晶高分子在后拉伸过程中的多层次结构演变
2023-05-05  来源:高分子科技

  商业化的高分子中大部分可结晶,结晶态是高分子的最主要的聚集态形式。在结晶性高分子的成型加工中,由于复杂应力场和温度场的影响,高分子可在链构象、晶格、片晶和球晶尺度上发生多层次的结构演变。以最常见的结晶态高分子的后拉伸取向过程为例,高分子可发生晶型转变、片晶形貌变化空洞化(图1),该结构演变直接决定着最终制品的性能。因此,理解结晶态高分子在后拉伸过程中的多尺度/多层次结构演变对高分子成型加工和高性能材料的创制具有重要意义。近年,虽然有一些综述总结了结晶态高分子后拉伸过程中的某一层次/尺度上的结构演变规律,但针对后拉伸过程中高分子链构象、晶格结构、片晶形貌、空洞化等多尺度/多层次的结构演变与构效关系,尚缺乏系统全面的总结和评述。


1:结晶态高分子在后拉伸过程中的多层次结构演变示意图


  近期,浙江大学潘鹏举教授等针对结晶态高分子的后拉伸取向过程,系统综述了相关研究进展,介绍了不同尺度上的结构演变规律与相关机理,以及拉伸取向聚合物的结构-性能关系。首先,针对结晶态高分子的不同宏观变形阶段(图2),归纳总结了经典的变形机理模型(如晶体滑移、熔融重结晶模型)和常用的表征手段。其次,归纳总结了在晶格尺度上,拉伸应变诱导的不同晶型之间的可逆、不可逆相转变的规律与分子机制,探讨了相转变路径与聚合物种类、加工条件晶体初始结构等因素之间的关系。同时,归纳总结了在片晶尺度上,拉伸应变诱导的高分子的结晶形貌变化,讨论了从球晶逐步转变为取向纤维晶的过程与机制。之后,归纳总结了在球晶尺度上,拉伸应变导致的单组分与多组分高分子体系的空洞化行为,以及影响空洞化的主要因素,包括拉伸条件、初始晶型、结晶度、晶体尺寸、无定型相结构等。最后,归纳总结了高分子拉伸取向结构与材料物理性能、功能之间的关系,以及纤维、多孔膜等代表性高分子产品在加工过程中的结构演变与性能控制。 


2:结晶高分子的真应力-应变曲线示意图。图中ABCD分别对应于弹性形变结束、屈服点、成颈和应力硬化开始。


  该综述以“Strain-induced multiscale structural evolutions of crystallized polymers: From fundamental studies to recent progresses”为题发表于Progress in Polymer Science期刊上(Prog. Polym. Sci. 2023, 140, 101676),博士后徐珊珊为论文第一作者,潘鹏举教授为论文通讯作者。该综述论文的部分内容曾在2022年高分子结晶基础及应用讲习班上作为讲稿使用。


  原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S007967002300031X

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