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βiPP具有较低的结晶度、熔点、熔融焓、以及显著提高的抗冲击性和韧性等特点。然而只有利用一些特殊的结晶过程,如特殊成核剂法、温度梯度法以及剪切熔体法才能诱导β晶体的生成,针对β聚丙烯的结晶机理的研究很少。只有Varga小组利用纤维拉伸技术细致地研究了β聚丙烯的结晶机理:剪切诱导α排状核生成,并在其表面上发生α向β的生长转变。这种生长转变导致了β晶核的出现。然而针对这一理论还难以理解的问题是(1)为什么在α排状核表面发生αβ的生长转变而不是诱导α晶生长;(2)发生αβ的生长转变处的α排状核表面的形态与不发生αβ的生长转变的α排状核表面的形态有何差异?
作者采用将聚丙烯的纤维引入到处于过冷态的聚丙烯熔体中的方法对全同聚丙烯的取向诱导结晶行为,特别是β iPP的生长机理进行了详尽的研究。该研究体系具有两个优点:(1)分子链的取向度可以通过改变热状况及纤维的性质,得到很好的控制;(2)可以制得环境友好的均质自增强聚丙烯材料。前期的研究发现纤维引入温度以及结晶温度对聚丙烯纤维/基质复合材料的界面结构有着重要的影响:部分熔融的纤维有助于β聚丙烯的生成。由于部分熔融的纤维与取向分子链的松弛行为有着密切的联系,本文通过对聚丙烯纤维分子量的研究表明未完全熔融的纤维诱导的界面结构随纤维分子量的不同而不同。此外基质分子量、纤维牵伸比以及结晶温度对iPP纤维/基质的界面形态同样有着重要的影响。
在纤维引入到基体的过程中可能也引入了一定程度的应力。为了将引入的应力对结晶的影响与部分熔融的纤维对结晶的影响加以区分,作者用PET纤维做了对比研究。此外通过精确控制纤维拉伸速率的方法对剪切诱导的界面结构做了详细的研究,结果表明聚丙烯的熔体中存在一个分子链取向的窗口诱导β相的形成,这为β相的结晶机理提供了新的线索。
研究中常涉及到温度的改变,从而导致β、α之间的生长转变,采用分步升温法对α晶如何在β相的生长前沿被诱导进行了探索性的讨论研究。