近年來(lái)，在國(guó)家支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2013BAE02B02）的支持下，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所高分子形態(tài)與加工課題組與合作企業(yè)山東廣垠新材料有限公司、原總后勤部油料所共同實(shí)現(xiàn)了微生物發(fā)酵來(lái)源單體制備的AABB型長(zhǎng)碳鏈聚酰胺的工業(yè)化，打破了國(guó)外長(zhǎng)年來(lái)對(duì)我國(guó)長(zhǎng)碳鏈聚酰胺材料的壟斷。AABB型長(zhǎng)碳鏈聚酰胺具有韌性好、吸水率低、尺寸穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，其鏈結(jié)構(gòu)和凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)區(qū)別于進(jìn)口的AB型長(zhǎng)碳鏈聚酰胺，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系研究、生產(chǎn)和加工技術(shù)開(kāi)發(fā)對(duì)于發(fā)展我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)高分子材料品種具有重要意義。
在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（21574140）和支撐計(jì)劃項(xiàng)目的共同支持下，董俠研究員及其團(tuán)隊(duì)圍繞國(guó)產(chǎn)長(zhǎng)碳鏈聚酰胺及其合金，研究了其在溫度場(chǎng)、拉伸場(chǎng)及復(fù)雜外場(chǎng)下的微觀結(jié)構(gòu)演化，并建立了微觀結(jié)構(gòu)演化與宏觀性能的關(guān)系。在升溫過(guò)程中，長(zhǎng)碳鏈聚酰胺發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變（Brill轉(zhuǎn)變）；而在長(zhǎng)碳鏈聚酰胺合金中，兩聚酰胺組分間氫鍵相互作用強(qiáng)度小于同種類聚酰胺內(nèi)的氫鍵相互作用，呈現(xiàn)完全不相容特性，這導(dǎo)致兩組分Brill轉(zhuǎn)變獨(dú)立發(fā)生，在中等溫度區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了α晶（三斜）和g晶（假六方）共存，晶相含量可以通過(guò)溫度及組分比例進(jìn)行有效調(diào)控；伴隨晶型轉(zhuǎn)變，升溫誘導(dǎo)結(jié)晶層和非晶層厚度增加。該研究深化了對(duì)長(zhǎng)碳鏈聚酰胺及其合金結(jié)晶特性的認(rèn)識(shí)。相關(guān)報(bào)道見(jiàn)ACS Applied Materials & Interfaces, 2017, 9 (22): 19238-19247。研究還發(fā)現(xiàn)，在熔融溫度之上，長(zhǎng)碳鏈聚酰胺合金會(huì)發(fā)生酰胺交換反應(yīng)，酰胺交換反應(yīng)生成的嵌段共聚聚酰胺提高了兩組分的界面相容性（Polymer, 2015, 59: 16-25）。
圖1 長(zhǎng)碳鏈聚酰胺及其合金升溫過(guò)程中的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變
另外，發(fā)現(xiàn)并闡釋了拉伸-剪切耦合復(fù)雜流場(chǎng)下PA1012的各向異性結(jié)構(gòu)及其形成機(jī)理，建立了流動(dòng)行為、界面效應(yīng)和結(jié)晶過(guò)程之間的關(guān)系（Polymer, 2015, 73: 91-101）；揭示了拉伸過(guò)程中“過(guò)渡結(jié)構(gòu)”的形成原理，原位關(guān)聯(lián)了微觀結(jié)構(gòu)與拉伸性能的關(guān)系（Polymer, 2016, 97: 217-225.）；揭示了長(zhǎng)碳鏈聚酰胺合金屈服前拉伸參數(shù)遵循“共混簡(jiǎn)單加和”規(guī)律，高溫下拉伸同時(shí)實(shí)現(xiàn)了斷裂增強(qiáng)與增韌（Polymer, 2017, 117: 231-242）。
圖2 長(zhǎng)碳鏈聚酰胺拉伸過(guò)程中的微觀結(jié)構(gòu)演化
上述研究為長(zhǎng)碳鏈聚酰胺及其合金不同加工場(chǎng)下加工參數(shù)的優(yōu)化提供了有效指導(dǎo)，通過(guò)結(jié)構(gòu)與性能調(diào)控實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)碳鏈聚酰胺的高性能化，提升了國(guó)產(chǎn)長(zhǎng)碳鏈聚酰胺的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。
論文鏈接：
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.7b04691
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032386114011586?via%3Dihub
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032386115301099?via%3Dihub
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S003238611630427X?via%3Dihub
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032386117304160
