本课题拟利用聚合物熔体凝聚过程存在的过冷状态制备一系列均质聚合物/纤维复合体系,利用现代分析技术从不同尺度和层次上结合动态和静态的方法深入研究聚合物纤维对其自身体相材料的诱导成核作用以及均质复合体系中聚合物体相材料的凝聚过程,在揭示聚合物结晶过程及产生的微观结构的同时,分子水平上揭示聚合物均质复合自增强体系的界面作用本质,明确聚合物体相材料的形态结构对其均质固相纤维以及自身凝聚条件的依存规律,阐明纤维的载荷机制和断裂力学行为以及聚合物母体的应力传递和断裂机理,建立均质复合自增强体系凝固相结构与材料性能间的构效关系,实现均质复合材料的关键科学问题和技术方面的突破,对国家经济产生有实质性推动作用。
纤维增强聚合物基复合材料存在界面粘结不够理想、 回收再利用困难等问题。 利用与基体同质但异形、异性的纤维与聚合物复合,能够改善其界面问题并且有望回收再利用。利用聚合物熔体凝聚过程存在过冷状态,将全同聚丙烯的纤维引入到过冷的全同聚丙烯熔体中,实现纤维与基质的均质复合.利用光学显微镜与电子显微镜从不同尺度上研究了其界面微观形貌特征. 通过控制不同的纤维引入温度、体系的结晶温度、纤维的分子量、 引入纤维后的退火时间等参数能分别得到αiPP,βiPP以及二者共有的界面结晶形态.通过进一步设计实验证明其中βiPP的形成与iPP分子链的取向状态有关, 只有当分子链的取向在一定范围内时能够形成β相, 大于或小于此取向范围都只能得到α相.并且对于具有不同界面形貌的复合体系进行了简单的力学性能测试.