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为解决聚乙烯在不同加工策略下相行为受多种因素影响的问题，研究人员开展乙烯 / 1 - 辛烯共聚物在丁缩醛中固液转变研究。结果发现分子架构影响结晶行为，LCT 理论有预测能力。这为聚合物设计等提供依据。
在高分子材料的世界里，半结晶聚合物与溶剂体系的固液相行为就像一把隐藏的钥匙，它不仅关系到聚合物的基本熔融和结晶现象，还贯穿于聚合物从产品设计、合成、制造到回收的整个价值链。聚乙烯作为聚合物市场的 “主力军”，根据密度不同分为低密度聚乙烯（LDPE）、线性低密度聚乙烯（LLDPE）和高密度聚乙烯（HDPE） ，广泛应用于各个工业领域。
然而，聚乙烯的合成和加工过程复杂多样，分子大小、微观结构、化学组成及组成分布等因素都会对其相行为产生影响。而且，由于加工条件的差异，聚乙烯的性能存在很大的异质性。这就迫切需要深入了解这些因素对聚乙烯相行为的影响机制，同时开发有效的表征方法来分析和理解不同化学组成、结构和微观结构对材料性能的作用。
目前，虽然晶格簇理论（Lattice Cluster Theory，LCT）已被成功应用于预测聚合物 - 溶剂体系的固液平衡，但对于线性低密度聚乙烯在低毒、环保型溶剂中的溶解性研究较少，尤其是关于分子架构对其溶解性的影响方面。在这样的背景下，来自国外的研究人员开展了一项旨在填补这一空白的研究，相关成果发表在《Fluid Phase Equilibria》上。
研究人员为了探究乙烯 / 1 - 辛烯共聚物分子架构与在丁缩醛中固液转变的关系，综合运用了多种关键技术方法。首先，采用制备分级（p-TREF）技术，将乙烯 / 1 - 辛烯共聚物（一种线性低密度聚乙烯）分离成八个具有相似分子量分布但不同支化度的级分。接着，利用交叉分级色谱（CFC）技术测定各聚合物级分的分子架构，通过差示扫描量热法（DSC）测定平均结晶度，还使用 Calvet HT DSC 研究各聚合物级分在丁缩醛中的固液转变。此外，基于连续热力学和 LCT 构建模型，计算聚合物 - 溶剂体系的固液转变。
下面来看看具体的研究结果：
- 分子架构：通过 CFC 对母体样品分子架构的研究发现，其分子量分布（MWD）呈单峰，数均分子量为 18.7 kg/mol，分散度为 5.57；a-TREF 曲线呈双峰，平均支化度为 18.1 CH/1000 C。根据 a-TREF 曲线将母体样品按支化度分为八个级分，后续研究发现，各分级的洗脱温度主要受支化影响，分子量影响较小，且各分级的 MWD 呈单峰，为后续 LCT 计算提供了输入分布。
- 平均结晶度：DSC 测量结果显示，随着聚合物样品支化度的增加，平均结晶度降低。支链作为聚合物链中的结构缺陷，会抑制结晶区域的形成。同时，研究还发现不同样品基于结晶度行为可分为三个不同的组，这表明除了平均支链含量外，支链在链上的分布差异也很重要。
- 乙烯 / 1 - 辛烯 - 丁缩醛混合物的固液转变：以 F4 级分为基础，通过 DSC 实验确定了乙烯 / 1 - 辛烯共聚物 - 丁缩醛体系的二元相互作用能为 20.14 K，进而利用 LCT 模型预测不同混合物的固液转变温度。结果表明，支化度增加，峰温度降低。模型预测与实验数据在低至中等支化度下吻合良好，但对于高支化度且支化分布较宽的 F1 和 F2 级分，模型会低估峰温度。
研究结论和讨论部分指出，本研究成功建立了乙烯 / 1 - 辛烯共聚物 - 丁缩醛体系的结构 - 溶解度关系，明确了其热和热焓相变行为。通过结合大分子分析、基于结晶的分级技术和 LCT 理论，阐释了乙烯 / 1 - 辛烯共聚物在丁缩醛中不同支化度（3.5 - 54.6 CH/1000 C）下的固液转变。当研究聚合物的支化分布较窄时，模型预测与实验测定的固液转变峰温度吻合良好；但对于高支化度和宽支化分布的情况，模型存在一定的局限性，这为 LCT 理论的进一步发展指明了方向。
总的来说，这项研究为深入理解聚合物结晶提供了重要依据，也为聚合物回收、产品设计以及色谱方法的进一步发展奠定了基础，尤其是在开发更精确的聚合物在丁缩醛中分级技术方面具有重要的指导意义。
