聚丙烯（PP）属于热塑性树脂，按甲基排列位置分为等规聚丙烯、间规聚丙烯以及无规聚丙烯三种。一般工业生产的聚丙烯树脂中，等规结构含量约为95%，其余则是其他两种。聚丙烯通常为半透明无色固体，无臭无毒。由于熔点高达167^oC，聚丙烯塑料制品耐热且耐腐蚀，制品可用蒸汽消毒。但耐低温冲击性差，较易老化。随着聚烯烃合成工艺的进步，越来越多的聚丙烯共聚物产品已经商业化。与均聚物不同，共聚物具有更低的热变形温度，更强的韧性以及抗冲击强度，作为弹性体被广泛应用于生活生产中。例如作为高性能薄膜应用于包装、建筑和个人用品方面，打造高性能低密度的热溶胶，作为混料来提高聚烯烃共混物和多层结构的性能等等。但对于新型聚丙烯共聚物弹性体的基础研究还比较缺乏，难以解释说明实际应用中可能存在的问题。因此，对于聚丙烯共聚物力学以及结晶方面行为的研究是非常有必要的。

　　本文主要介绍基于聚丙烯-乙烯共聚物的力学以及结晶行为方面的两部分工作。第一部分工作简要说明了不同拉伸温度对于宏观弹性的影响，第二部分工作介绍了不同分子量的样品在非等温结晶过程中晶型的变化。

　　1．聚丙烯-乙烯共聚物高温拉伸后期弹性增强机理研究

　　聚丙烯-乙烯共聚物是一种半结晶聚合物，整个体系由结晶区域以及不能结晶的缠结链组成。在初期较小形变处可以观察到弹性，此时力并未对片晶造成破坏，整个体系类似于弹簧，弹性来源于缠结链的伸长与回缩。当应力足够大，片晶中的分子链被破坏并沿着拉伸方向重组成为纤维，此时宏观的弹性开始变差。

　　如下图所示，将乙烯含量为12%的聚丙烯-乙烯共聚物（熔点78^oC）分别在常温以及63^oC下进行拉伸实验，常温下的结果并无异常，但在63^oC下却表现出不同的行为。样品在高温拉伸到大形变后，宏观表现出弹性增强。在拉伸后期，未取向的晶区分子链含量为0，这限制了纤维的伸长，此后纤维之间只能相互滑动而不能伸长。与拉伸初期表现出的弹性不同，这种高温下大形变处出现的弹性是来源于纤维之间的滑动。而在常温下拉伸样品，拉伸末期开始生长一种更为稳定的介晶相，这种晶型更大程度的限制了分子链的活动性，所以并不会出现在高温拉伸过程中的弹性增强现象。这说明在实际应用中拉伸温度对拉伸行为的影响较大，通过对于微观结构的研究可以帮助理解并指导工业生产过程。

更多科学内容请参考下文：

　　J.Y. Zhao, Y.Y. Sun, Y.F. Men, Elasticity Reinforcement in Propylene?Ethylene Random Copolymer Stretched at Elevated Temperature in Large Deformation Regime, Macromolecules 2016, 49, 609?615.

2. 聚丙烯-乙烯共聚物非等温结晶行为与初始晶型及熔融温度的关系

　　等规聚丙烯根据结晶以及加工条件不同，它可以形成?，?，?及?四种晶型和一种中介相。其中，在一般条件下结晶即可生成??晶。三方晶?晶是iPP一种亚稳定晶相，较?晶而言，有自身突出的优势，比如良好的抗冲击性能和韧性。通常,?晶可通过剪切，逐步降温法以及加入??成核剂的方法获得。对于等规聚丙烯，?晶只能在高压高温下生长。但在聚丙烯?乙烯共聚物中，?晶在常压下就可以结晶。这是因为聚丙烯?乙烯共聚物中存在着较多的链缺陷，在较高结晶温度下，以链倾斜方式形成由非平行链组成的?晶有利于降低表面自由能并且稳定晶体。虽然?晶有着更强的网络模量，但在工业生产中的应用较少，这是由两方面原因造成的。一是?晶的制备并不容易，二是?晶在拉伸过程中会转变为?晶。事实上，对于聚丙烯-乙烯共聚物非等温结晶行为的研究也较少。

　　实验中主要用到两种乙烯含量相同但分子量差别较大的聚丙烯-乙烯共聚物。实验前先将样品制备为纯?晶和纯?晶，将样品升温到不同的熔融温度，保持?分钟后，再以????? min速率降温，并研究降温过程中以及降至室温时的体系中含有?晶和?晶相对含量的变化。在最高的熔融温度处，所有的初始样品已经熔融完全，所以无论初始晶型是什么，非等温结晶降至室温后生成的样品是相同的。当熔融温度稍低时，部分未熔完的晶体或部分可结晶链段的聚集导致结晶过程中加速成核，这种效应通常被称为记忆效应。并且，在这一阶段，体系中?晶的含量增加，这是因为?晶在较高温度下就已经开始生长。这部分研究中，主要发现对于低分子量的样品来说，初始晶型无论是?晶还是?晶，对于整个记忆效应出现的熔融温度范围内，后续结晶过程基本相同。但对于高分子量样品来说，初始晶型对记忆效应有着很大的影响，其中初始晶型是?晶的样品，大大提高了记忆效应开始出现的最高熔融温度。这是因为?晶是由许多球晶构成，而?晶是由束状的晶体组成，需要更高的熔融温度才可以让?晶中的可结晶链段均匀分散在熔体中，从而消除记忆效应。从而可以得出，在实际应用中，如需得到?晶含量较高的样品，就可以先将样品制备成?晶，再进行非等温结晶过程。

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　　J.Y. Zhao, Y.Y. Sun, Y.F. Men, Melt Temperature and Initial Polymorphs Dependencies of Polymorphs Selection during Subsequent Crystallization in Propylene-ethylene Random Copolymer Ind. Eng. Chem. Res. 2017, 56, 198?205.