钌(IV)和锇(IV)的偶氮苯胺配合物：合成表征、电子光谱及电子转移特性研究

本研究针对聚丙烯无规共聚物(PP-R)在二氧化氯(ClO2)环境中的化学降解难题，通过调控α、β晶相和球晶尺寸，揭示了球晶尺寸（而非晶相类型）主导降解过程的关键机制。研究人员采用FTIR、XRD、DSC等多维表征技术，发现小尺寸球晶材料更易发生降解，为设计耐腐蚀塑料管道系统提供了重要理论依据。

　　

在现代城市供水系统中，塑料管道因其轻量化、耐腐蚀等优势逐步取代金属管道，但消毒剂二氧化氯(ClO₂)引发的聚丙烯无规共聚物(PP-R)降解问题长期困扰着行业。这种"材料-消毒剂"的矛盾关系直接威胁着数万公里输水管网的安全运行——管道内壁的氧化降解会导致微裂纹、脆性断裂甚至水质污染。尽管前人已证实氯系消毒剂会引发PP-R分子链断裂，但关于材料微观结构如何影响降解过程的机制始终是未解之谜，特别是具有不同晶型(α/β/γ)和球晶形态的PP-R在ClO₂环境中的表现差异尚未系统研究。

伊朗Navid Zar Chimi工业公司的研究人员在《Polyhedron》发表的研究，通过设计含α/β成核剂的PP-R对比体系，首次揭示了球晶尺寸而非晶相类型才是控制ClO₂降解速率的决定性因素。研究采用X射线衍射(XRD)表征晶体结构，偏光显微镜(POM)观测球晶形貌，结合傅里叶变换红外光谱(FTIR)追踪羰基指数(CI)变化，并辅以差示扫描量热法(DSC)和流变学分析揭示降解机制。

【材料与方法】

实验选用管材级PP-R无规共聚物，通过添加α/β成核剂制备三组样品：未改性样品P、α晶型样品A和β晶型样品B。所有样品在60°C的20 ppm ClO₂溶液中加速老化1440小时，定期取样进行多尺度表征。

【晶体结构演变】

XRD显示未改性样品P存在α/β/γ三相共存现象，而添加成核剂的样品呈现单一晶型特征。值得注意的是，球晶尺寸呈现P>B>A的梯度分布，这与后续降解程度高度相关。

【降解动力学】

FTIR数据显示，具有最小球晶的样品A羰基指数增速最快，1440小时后其CI值达最高水平。力学测试印证了这一趋势——样品A的断裂伸长率最先下降至初始值的50%，而大球晶样品P保持最优机械性能。

【形态-性能关联】

流变测试发现复数粘度下降幅度与球晶尺寸负相关，表明小尺寸球晶材料更易发生分子量衰减。DSC进一步揭示降解主要发生在球晶间非晶区，这些区域为ClO₂扩散提供了快速通道。

这项研究颠覆了传统认知：虽然β晶型PP-R以优异抗冲击性著称，但在ClO₂环境中其降解速率反而受球晶尺寸支配。该发现为管道材料设计提供了新范式——通过调控结晶工艺增大球晶尺寸，可显著提升PP-R在消毒环境中的服役寿命。研究还建立了球晶尺寸-扩散系数-降解速率的定量关系模型，为预测管道剩余寿命提供了理论工具。论文通讯作者Gholamreza Pircheraghi指出，这项成果不仅适用于供水管网，对医疗、化工等涉及强氧化环境的塑料制品开发同样具有指导价值。