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聚合物结晶过程包括晶核形成和晶体生长两个阶段。通过控制聚合物的温度场,使聚合物部分熔融,熔体中含有残余晶体等有序结构。残余晶体或有序结构会作为晶核,促进熔体结晶过程,这种现象称为自成核效应。目前,很多文献都报道了自成核效应的作用机理,但是这些研究都是在实验室精确控温的热台上进行的,很少有报道自成核效应对实际加工制品结构性能的影响。在本文中,我们通过改变高密度聚乙烯(HDPE)及高密度聚乙烯/多壁碳纳米管(HDPE/MWCNTs)的温度场,改变其熔体结构,将自成核效应应用到了注射成型中。并通过扫描电镜(SEM),广角X射线衍射(WAXD),小角X射线散射(SAXS),差示扫描量热仪(DSC)等研究了不同熔体结构对注射成型试样微观结构的影响,并进一步研究了其对宏观力学性能的影响。主要包括以下两个方面: (1)采用原位傅里叶转换红外光谱(FTIR)和差示扫描量热仪(DSC)研究了部分熔融高密度聚乙烯(HDPE)熔体的结晶动力学。结果表明,部分熔融的HDPE熔体中,存在未完全熔融的晶体,这些晶体在结晶过程中会作为成核点,诱导分子链结晶。这种自成核效应提高了熔体的结晶起始温度,缩短了半结晶时间,促进了结晶过程。然后,对注射成型试样的微观结构进行了表征。结果表明,部分熔融熔体的注射成型试样的剪切层形成了大量的shish-kebab结构,芯层的球晶尺寸更小且更加密集。这是由于部分熔融熔体中残余的晶核作为成核点,即点状前驱体,在填充过程中,流动剪切力会促进线状前驱体的形成。线状前驱体在随后的结晶过程中会形成 shish,继而诱导 kebab的形成,最终形成 shish-kebab结构。同时由于残余晶体的存在提高了晶核密度,因此芯层形成了密集的小球晶。此外,不论是芯层还是剪切层,其取向度、结晶度、长周期、晶片厚度等都得到了提高,最终提高了其力学性能。 (2)研究了部分熔融和完全熔融的HDPE/MWCNTs复合材料熔体对注射成型试样微观结构及宏观力学性能的影响。部分熔融的HDPE/MWCNTs的熔体中残余晶体在降温结晶过程中会作为成核点,以自成核的形式诱导结晶,进而促进了结晶过程。通过对注射成型试样微观结构的观察,我们在部分熔融的HDPE/MWCNTs得到的注射成型试样的剪切层发现了杂化串晶,这是由于部分熔融熔体中,MWCNTs表面残留部分晶体,在填充过程中受到剪切力的作用,会作为成核点诱导分子链附着形成kebab。此外,剪切层和芯层的取向度、结晶度、长周期及晶片厚度都得到了提高,这是由于残余晶体促进结晶过程的原因。我们通过DSC发现,部分熔融熔体得到的注射成型试样具有更大的半峰宽,这是由于其晶片厚度分布指数更大。熔体中以残余晶体为成核点形成的晶体更加完善,因而具有更大的晶片厚度;而熔体中仍然会有部分熔体以均相成核或异相成核的形式结晶,形成的晶体晶片厚度相对较小,因此使得半峰宽变大。最后研究了不同熔体结构对注射成型试样力学性能的影响,发现部分熔融熔体得到的注射成型试样具有更高的拉伸强度。