項(xiàng)目名稱：    聚烯烴共混復(fù)合材料的形態(tài)控制與增強(qiáng)增韌的基礎(chǔ)研究

推薦單位：    四川省

項(xiàng)目簡(jiǎn)介：    該項(xiàng)目是多項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金的研究成果，以聚烯烴材料為研究對(duì)象，以聚烯烴材料的工程化和高性能化為目標(biāo)，從兩個(gè)方面入手對(duì)聚烯烴共混復(fù)合材料進(jìn)行形態(tài)控制與增強(qiáng)增韌：（1）從分子設(shè)計(jì)和界面設(shè)計(jì)的角度，控制無機(jī)剛性粒子（包括納米粒子）在聚烯烴中的分散與粒子間距，實(shí)現(xiàn)無機(jī)剛性粒子對(duì)聚烯烴的增強(qiáng)增韌。提出了填充體系界面屈服的概念和剛性粒子增韌的芯殼模型，突破了傳統(tǒng)的彈性體增韌理論，豐富和發(fā)展了Wu氏基于彈性體增韌的"臨界粒間基材韌帶厚度"的判據(jù)理論，使增韌理論研究更趨深入和定量化發(fā)展。為聚烯烴共混復(fù)合材料的增強(qiáng)增韌開辟了新的途徑。（2）通過自制的動(dòng)態(tài)保壓裝置，研究加工中的剪切場(chǎng)和溫度場(chǎng)控制對(duì)聚烯烴共混物的形態(tài)、取向與結(jié)晶結(jié)構(gòu)、相容性與相分離的影響研究在成型加工條件下分子自組裝與形態(tài)控制的影響因素和機(jī)理，將高分子理論研究成果（如附生結(jié)晶、相反轉(zhuǎn)、取向結(jié)晶等）在加工中實(shí)現(xiàn)，并通過系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)表征進(jìn)行證實(shí)，討論了一些特殊形態(tài)與性能的關(guān)系，提出了通過注射成型高剪切相容和低剪切動(dòng)態(tài)保壓控制對(duì)聚烯烴共混物的形態(tài)的新思路，為通過成型加工制備高性能的高分子工程結(jié)構(gòu)材料提供了理論基礎(chǔ)。在國(guó)內(nèi)外發(fā)表學(xué)術(shù)論文80余篇， SCI論文62篇, EI論文40篇，研究結(jié)果得到國(guó)內(nèi)外專家的好評(píng)和肯定，來函索取發(fā)表的相關(guān)論文，有50篇論文合計(jì)被引用487次。其中十篇代表性論文他引249次，單篇引用最高達(dá)到49次。美國(guó)專家S. Wu教授來信評(píng)價(jià)本項(xiàng)目取得的研究成果"具有重要科學(xué)價(jià)值，對(duì)高分子材料的工程化有重要推動(dòng)作用"。日本著名學(xué)者Fujiyama 博士對(duì)我們的工作給予高度評(píng)價(jià)"據(jù)我所知，通過注射成型的PP/HDPE共混物產(chǎn)生附生結(jié)晶而引起特殊的取向還是第一次發(fā)現(xiàn)"，并在他主編的30集高分子成型加工的專題講座中進(jìn)行了系統(tǒng)介紹。1996年和2005年專家組對(duì)項(xiàng)目驗(yàn)收時(shí)，評(píng)價(jià)研究成果為優(yōu)秀，具有創(chuàng)新性，在國(guó)際上屬于領(lǐng)先水平。

主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)：  1)發(fā)現(xiàn)和研究了無機(jī)剛性粒子對(duì)聚烯烴的增韌作用，1991年首次報(bào)導(dǎo)了聚合物填充體系的脆-韌轉(zhuǎn)變，使聚合物增韌由傳統(tǒng)的彈性體向無機(jī)剛性粒子多元化增韌技術(shù)發(fā)展。（學(xué)科分類：材料的組織、結(jié)構(gòu)、缺陷與性能科學(xué)，論文1,2）

2)通過剛性粒子增韌規(guī)律和機(jī)理的研究，首次提出了填充體系界面屈服的概念和剛性粒子增韌的芯殼模型，突破了傳統(tǒng)的彈性體增韌理論，豐富和發(fā)展了Wu氏基于彈性體增韌的"臨界粒間基材韌帶厚度"的判據(jù)理論，使增韌理論研究更趨深入和定量化發(fā)展。這些成果為聚烯烴等材料的工程高分子材料工程的增強(qiáng)增韌開辟了新的途徑。（學(xué)科分類：材料的組織、結(jié)構(gòu)、缺陷與性能科學(xué)，論文3,4,5）

3)用自制的國(guó)內(nèi)唯一的動(dòng)態(tài)保壓裝置獲得了高強(qiáng)度、高韌性的超級(jí)聚烯烴材料，其沖擊韌性為改性前的22倍，并同時(shí)保持較高的拉伸強(qiáng)度，開辟了通過注射成型在低壓下制備高性能聚合物材料的途徑和方法。（學(xué)科分類：材料合成與加工工藝學(xué)，論文9,10）

4)通過控制HDPE/iPP共混物的組成和加工剪切條件在注射加工中獲得了具有附生結(jié)晶形態(tài)、串晶互串等特殊結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了高剪切相容、低剪切發(fā)生相分離的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，為高分子結(jié)晶和形態(tài)學(xué)的研究提供了新的生長(zhǎng)點(diǎn)。（學(xué)科分類：材料合成與加工工藝學(xué)，論文8）

5)研究熔體插層聚合物納米復(fù)合材料的形成過程與剝離機(jī)理，特別是探討了化學(xué)改性與剪切共同作用在制備剝離型PP/蒙脫土納米復(fù)合材料的重要性，通過動(dòng)態(tài)保壓成型技術(shù)，不需要預(yù)擠出直接注射成型PP-蒙脫土混合物就獲得了插層與剝離共存的PP納米復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)了注射成型樣品從皮層到芯層加速剝離的新結(jié)果和含蒙脫土的PP注射制品中取向度大幅提高的剪切放大現(xiàn)象，研究了取向纖維晶的形成機(jī)理。（學(xué)科分類：材料的組織、結(jié)構(gòu)、缺陷與性能科學(xué)，論文6,7）

主要完成人：  1.   傅強(qiáng)

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，提供學(xué)術(shù)指導(dǎo)并參加本項(xiàng)目的各項(xiàng)研究工作。對(duì)每個(gè)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)都有突出的貢獻(xiàn)。參與工作量為70％。支持論文為1～10。

2.   張琴

主研人員。采用動(dòng)態(tài)保壓研究聚合物納米復(fù)合材料的形成過程與剝離機(jī)理，特別是探討了化學(xué)改性與剪切作用在制備剝離型PP/蒙脫土納米復(fù)合材料的重要性。對(duì)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)3、4、5有突出的貢獻(xiàn)，工作量達(dá)到70％。支持論文為6、7、8、9。

3.   王貴恒

作為剛性粒子增強(qiáng)增韌負(fù)責(zé)人，并參與研究工作，提出了聚烯烴材料改性方案和通過共混填充技術(shù)實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)增韌的技術(shù)路線。對(duì)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)1，2有突出貢獻(xiàn)，參與完成工作量為50％。支持論文為1～5。

4.   王勇

項(xiàng)目主研人員。通過控制HDPE/iPP共混物的組成和加工剪切條件在注射加工中獲得了具有附生結(jié)晶形態(tài)、串晶互串等特殊結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了高剪切相容、低剪切發(fā)生相分離的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。對(duì)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)4有突出貢獻(xiàn)，參與完成工作量為50％。支持論文為7，8，10。

5.   那兵

主要研究人員。對(duì)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)3有突出貢獻(xiàn)，參與完成工作量為50％。支持論文為9。用自制的國(guó)內(nèi)唯一的動(dòng)態(tài)保壓裝置獲得了高強(qiáng)度、高韌性的超級(jí)聚烯烴材料，其沖擊韌性為改性前的22倍，并同時(shí)保持較高的拉伸強(qiáng)度。

10篇代表性論文：  1.   Polyethylene Toughened by Rigid Inorganic Particles. / Polym. Eng. Sci.

2.   Polyethylene Toughened by CaCO3 Particles :Brittle-Ductile Transition of CaCO3 Toughened-HDPE / J. Appl. Polym. Sci.

3.   Polyethylene Toughened by CaCO3 Particles: Interface Behavior and Fracture Mechanism in High Density Polyethylene/CaCO3 Blends / Polymer

4.   Effect of Morphology on Brittle-Ductile Transition of HDPE/ CaCO3 Blends / J. Appl. Polym. Sci.

5.   Polyethylene Toughened by CaCO3 Particle: Percolation Model of Brittle-Ductile Transition in HDPE/CaCO3 Blends / Polymer International

6.   Preparation and Properties of Polypropylene/ Montmorillonite Layered Nanocomposites/ Polymer International

7.   Shear induced change of exfoliation and orientation in Polypropylene/montmorillonite nanocomposites / J. Polym. Sci., Part B, Polym Phys

8.   Compatibilization of immiscible Poly(propylene)/ Polystyrene Blends Using Clay / Macromol. Rapid. Comm.

9.   Super polyolefin blends achieved by dynamic packing injection molding---The morphology and mechanical properties of HDPE/EVA blends/ Polymer

10.  Ductile-Brittle Transition Phenomenon in PP/EPDM Blends Obtained by Shear Stress Fields / J. Polym. Sci., Polym. Phys