研究聚烯烃在外场作用下的形态控制问题进而调控其性能,是工业上实现材料高性能化的重要手段。聚烯烃结构形态包含链结构和聚集态结构两层含义,其中聚集态结构是决定聚烯烃本体性质的主要因素,也是决定材料使用性能的直接因素。聚烯烃的聚集态结构除了取决于高分子链本身的结构外,还取决于加工成型过程中的外场条件。例如,加工成型中特定的温度场及剪切流场作用会显著影响聚烯烃的聚集态结构。因此深入理解聚烯烃聚集态结构的特点、形成条件及其与材料性能之间的关系,对于控制加工成型条件,获得具有特定结构性能的材料,有着非常重要的意义。本论文采用等规聚丙烯(iPP)和抗冲共聚聚丙烯(IPC)两类半结晶性聚烯烃树脂作为主要研究对象,研究了在剪切流场或热处理条件下两种材料的结晶行为、结晶结构,以及特定结构下材料所具有的性能。针对IPC体系多相多组分的特性,我们对其相形貌在外场作用下的演化也进行了深入研究。基于上述研究结果,我们获得了这两类聚烯烃结晶结构及相结构和性能之间的关系的一些新知识。主要研究内容及结论简述如下：1.系统研究了两种IPC在熔体退火过程中的相形貌演化以及相应的力学性能变化。多相多组分体系IPC在熔体退火条件下会发生明显的分散相粗化现象,随着退火时间的延长,IPC分散相尺寸逐渐增大。相粗化过程属于后期相分离阶段,遵循Ostwald熟化机理,其分散相尺寸d与退火时间t之间符合d～t1/3的关系。退火过程中,IPC的冲击强度和拉伸断裂伸长率随粗化时间延长逐渐下降；而拉伸强度却几乎保持不变。对比两种牌号的IPC样品,IPC-1的分散相粗化速率较快,同时其韧性下降也较明显。由此说明,IPC的冲击强度和拉伸断裂伸长率的下降趋势与分散相尺寸的增大趋势一致。这可能是因为半晶性聚合物的韧性主要受无规区结构的影响,因此无规分散相的粗化会导致韧性的明显下降。与此不同,材料的拉伸强度则主要受晶区结构的影响。实验证明退火过程中IPC的晶区结构几乎没有变化,因此IPC的拉伸强度在退火处理下也几乎保持不变。2.利用ARES流变仪系统地研究了iPP剪切诱导前驱体的松弛行为及其热稳定性。实验发现对样品在高于其实际熔点的温度下进行退火,由剪切导致的结晶加速作用会逐渐衰减。相比含有p成核剂的iPP体系,纯的iPP剪切作用衰减更为迅速。由此推论,β成核剂作为外界粒子起到了稳定体系中剪切诱导前驱体结构的作用,从而延缓了其松弛过程,导致含有β成核剂的iPP体系的前驱体具有更高的热稳定性。晶型表征结果显示,对于含有β成核剂的iPP体系,剪切流场的引入会显著抑制体系中p晶型的形成导致体系中p晶型含量下降。高温松弛过程中,随着相对剪切效率的逐渐衰减,体系p晶型含量又会逐渐上升。说明松弛过程中剪切诱导前驱体的逐渐消融,不仅会导致结晶的剪切增强作用逐渐消失,而且会导致剪切对于p晶型的抑制作用逐渐消失。但松弛过程中,剪切增强作用的衰减与p品型含量的回复并不同步。当剪切增强作用还未完全消失时,即剪切诱导前驱体并未完全消融时,剪切对于β品型的抑制作用已经完全消失。成核剂存在下剪切对β晶型的抑制作用可以归因于剪切导致的大量α排核,即前驱体,作为成核点,诱发在有限的生长空间内α晶型和p晶型的结晶生长竞争,从而导致p晶型含量的下降。但松弛过程中,一些尺寸较小的或结构较不完善的kebab结构逐渐熔融,留出了更多的空间可供p晶生长,从而缓解了剪切诱发的α晶型和p晶型的生长竞争,并最终导致体系β晶型含量的上升。鉴于此时剪切诱导前驱体的shish结构及一些较为完善的kebab结构并未消失,所以剪切增强作用并未完全消失,β晶型含量就可以回复至最大值。3.对比了两种热历史不同的iPP样品在相同的热处理条件下的微结构变化以及相应的力学性能变化。其中,分步结晶处理是把等温结晶后的样品直接降至退火温度进行热处理,使原先结晶不完善的部分晶片在较低的温度下继续结晶；退火处理是把等温结晶后的样品先降至室温,然后再升温至退火温度进行热处理。力学性能测试表明,分步结晶样品的拉伸强度提高,退火样品的冲击韧性定提高。结构研究发现,在120℃下热处理30min后,分步结晶样品的α松弛峰向高温方向移动,而退火样品的α松弛峰向低温方向移动。因为iPP的α松弛一般对应于受限非晶区(Rigid amorphous fraction, RAF)的链段重排。我们推测在120℃下热处理时,分步结晶样品RAF区减少,晶片增厚,从而使材料刚性有所提高；而退火样品RAF区增强,晶片结构变化不大。增加的RAF区中存在的缺陷结构有利于冲击能量的吸收,从而导致退火样品的韧性提高。