聚合物制件的性能不仅依赖于聚合物大分子的化学结构,而且很大程度上受到大分子聚集态的影响,结晶型聚合物大分子聚集态主要包括结晶,取向等,对于聚合物共混体系还包括相形态。聚合物制件中大分子聚集态主要是在加工过程中复杂的温度场和外力场作用下原位形成的,因此研究聚合物在成型过程中在外场作用下大分子聚集态的形成、演化对发展高分子成型加工基础理论,充分发挥传统塑料的应有性能具有重要的意义。对于传统注射成型(Conventional injection molding,CIM),可供调节的工艺参数数量以及工艺参数可调节的范围均有限,难以真正地在成型中实现预期的结构。与传统注射成型相比,顺序共注射成型(Sequential co-injection molding,SCIM)涉及更多的工艺参数,为调控聚合物制件的大分子聚集态提供了可能。本文利用顺序共注射成型技术对等规聚丙烯及其复合体系进行成型,研究聚合物在成型过程中结晶形态、取向及相形态等微观结构的形成、演化及其对制件力学性能的影响,主要研究结果如下:(1)研究i PP SCIM样条的结晶形态及力学性能。与CIM样条相比,顺序共注射成型样条具有更为丰富的结晶形态,而且根据i PP的晶体形态,制件沿厚度方向可为剪切层、过渡层,柱晶层、芯层。晶体形态依次为串晶、变形的球晶、柱晶、球晶。由于SCIM制件内较高的分子链取向和片晶取向,SCIM制件杨氏模量较CIM制件提高16.6%,拉伸强度提高7%,但SCIM制件的断裂伸长率降低。(2)研究了表层为高过冷度熔体的i PPSCIM圆棒的结晶形态及力学性能。通过设定合理延迟时间,使型腔内表层熔体变成高过冷度熔体。芯层熔体充模流动对表层熔体施加剪切使得SCIM制件的表芯材料之间的剪切区产生大量的串晶,且为α晶。另外,在α晶的(010)晶面上还附生出γ晶,γ片晶和α片晶之间的夹角为~40o。由于表芯材料之间的剪切层较厚,SCIM制件杨氏模量和拉伸强度分别提高60.7%和25.6%,然而,制件的断裂伸长率仍降低。(3)研究了i PP/TMB4 SCIM圆棒的结晶形态及力学性能。对含有β自组装成核剂TMB4的i PP复合体系进行SCIM,在制件垂直于流动方向的横截面内由表至芯β-i PP晶、α-i PP晶、β-i PP晶交替出现,呈现三明治结构;在沿流动方向的截面内分子链取向沿半径方向分别垂直于流动方向、平行于流动方向、垂直于流动方向,形成类似胶合板结构。拉伸时制件的杨氏模量、拉伸强度以及断裂伸长率均提高。(4)研究了i PP/PC SCIM制件的相形态分布及其力学性能。与CIM制件相比,SCIM制件中分散相PC的变形量更大,分散相一般呈纤维状、棒状或者尺寸更小的椭球状。PC相的变形受工艺参数的影响,随着芯层熔体注射速率的增大,分散相变形量增大,长径比变大;随着熔体温度的升高,分散相更容易发生变形、破裂,形成纤维或尺寸更小的椭球。拉伸测试结果表明,顺序共注射制件的杨氏模量、拉伸强度断裂伸长率较传统注射件均有提高。