不相容非晶态聚合物增强聚丙烯剪切诱导结晶效应的机理研究

本文揭示了低分子量非晶态聚合物（PMMA/PS/PC）通过调控界面张力与Rouse-Weissenberg数（WiR）显著促进聚丙烯（PP）剪切诱导结晶的机制。当非晶聚合物玻璃化转变温度（Tg）略高于PP结晶温度时，其液滴在高温剪切流中变形，冷却时刚性化使PP实际应变率激增，形成shish-kebab结构。该发现为无需刚性填料即可提升材料取向度和模量的加工工艺提供了新思路。

　　

Highlight

通过添加不相容非晶态聚合物显著增强聚丙烯的剪切诱导结晶效应

Materials

采用熔体流动速率为3.0 g/10 min（230°C/2.16 kgf）的商业化聚丙烯（PP），其数均分子量M_n = 7.9×10⁴ Da，重均分子量M_w = 3.7×10⁵ Da。通过差示扫描量热法测定其结晶峰温度（降温速率30°C/min）。

Results and Discussion

动态流变测试显示（图1），在190°C参考温度下，低分子量非晶态聚合物（PMMA/PS/PC）的储能模量G′和损耗模量G″均呈现独特频率依赖性。与纯PP相比，这些聚合物在高温区表现出更显著的黏度下降，使得液滴在剪切流中极易变形。当温度逼近T_g时，液滴突然"冻结"为刚性颗粒，导致PP基体的实际应变率γ急剧升高，Rouse-Weissenberg数Wi_R突破临界值1，从而触发shish晶体爆发式成核。有趣的是，这种效应在流动停止后的静态结晶阶段仍持续作用，表明界面张力对晶体生长具有"延时催化"特性。

Conclusion

PMMA、PS和PC的加入均能加速PP剪切诱导结晶，其中低分子量非晶聚合物效果尤为显著。其作用机制如同"变形金刚"：高温下液滴柔性变形，低温时刚性化成为"应力放大器"，使PP分子链在受限空间中被迫高度取向。这种巧妙的温度-流变协同调控策略，为开发高模量、易加工的新型复合材料开辟了道路。