在合成高分子材料中,三分之二以上可結(jié)晶。隨著聚合物鏈結(jié)構(gòu)、結(jié)晶條件和加工條件的改變,結(jié)晶性高分子可形成多樣化、多層次的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。在不同的結(jié)晶條件和加工條件下,高分子可形成同質(zhì)多晶型(polymorphism);在特定的結(jié)晶條件和加工條件下,多組分結(jié)晶性高分子體系(如共聚物、共混體系)可共同結(jié)晶于同一晶格(圖1),例如立構(gòu)復(fù)合(stereocomplex)結(jié)晶、異質(zhì)同晶(isomorphism)和異質(zhì)同二晶(isodimorphism)。由于具有不同結(jié)晶聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的材料的性能不同,調(diào)控高分子的同質(zhì)多晶和共結(jié)晶是優(yōu)化材料性能的有效手段,也是結(jié)晶性高分子材料設(shè)計(jì)、加工和制造的基礎(chǔ)。近年,在高分子同質(zhì)多晶和共結(jié)晶方面雖有許多論文發(fā)表,但對高分子同質(zhì)多晶和共結(jié)晶中共性的規(guī)律、機(jī)理、調(diào)控手段、結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系還缺乏系統(tǒng)的總結(jié)和評述。
圖1 聚合物多晶態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖:(a)同質(zhì)多晶;(b)立構(gòu)復(fù)合結(jié)晶;(c)異質(zhì)同晶和異質(zhì)同二晶。
近期,浙江大學(xué)潘鵬舉教授等集中于生物基/可降解聚酯體系,系統(tǒng)綜述了該類聚合物同質(zhì)多晶、共結(jié)晶的研究進(jìn)展,介紹了同質(zhì)多晶和共晶聚酯中不同晶型的結(jié)構(gòu)特征、形成條件與動(dòng)力學(xué)、相轉(zhuǎn)變,以及結(jié)晶結(jié)構(gòu)與材料性能(如機(jī)械性能、降解性、熱穩(wěn)定性)之間的關(guān)系。首先,歸納總結(jié)了同質(zhì)多晶聚酯中不同晶型的調(diào)控因素(如結(jié)晶溫度、外力場、溶液結(jié)晶、附生結(jié)晶、受限結(jié)晶、聚合物共混、添加助劑等),以及不同晶型之間的相轉(zhuǎn)變規(guī)律與機(jī)理(包括熱致、拉伸、溶液誘導(dǎo)相轉(zhuǎn)變),探討了晶型、結(jié)晶度、結(jié)晶形貌對同質(zhì)多晶材料性能的影響。其次,歸納總結(jié)了可立構(gòu)復(fù)合結(jié)晶聚酯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與結(jié)晶規(guī)律,以及立構(gòu)復(fù)合結(jié)晶對材料性能的影響。同時(shí),歸納總結(jié)了無規(guī)共聚酯的異質(zhì)同晶和異質(zhì)同二晶行為,討論了異質(zhì)同二晶對共聚組成、結(jié)晶條件和共聚單元化學(xué)結(jié)構(gòu)的依賴性,以及無規(guī)共聚物的共晶結(jié)構(gòu)與物理性能之間的關(guān)系。
該綜述論文以“Crystallization of biodegradable and biobased polyesters: Polymorphism, cocrystallization, and structure-property relationship”為題發(fā)表于Progress in Polymer Science期刊上(Prog. Polym. Sci. 2020, 109, 101291),博士生鄭映為論文第一作者,潘鵬舉教授為論文通訊作者。該綜述論文的部分內(nèi)容,曾在第三屆高分子結(jié)晶理論、應(yīng)用及表征學(xué)術(shù)會(huì)議暨講習(xí)班(廣州,2019年5月15-17日)上作為講習(xí)班講稿使用。
文章鏈接 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0079670020300848
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