北京
来源：市场资讯
（来源：聚烯烃人）
相较于聚乙烯或聚丙烯，I型等规聚丁烯-1（iPB-1）因力学性能优异而商业价值较高，但单轴拉伸时屈服行为不明显，导致能耗差、韧性弱。鉴于I型iPB-1的拉伸屈服行为受退火温度（Ta）、时间（ta）及循环加卸载条件影响，本研究利用宽线固态¹H NMR精细表征其三相结构演变。结果表明：随Ta或ta升高，屈服行为减弱，同时刚性相含量下降（可由NMR检出，DSC未显示），说明刚性相含量越高，典型屈服行为越显著；高温退火所致的屈服弱化在低温再退火时可缓慢恢复，表明刚性相破坏具有可逆性。此外，合适固定应变下的循环加卸载可促进刚性相形成，有利于典型屈服的出现。据此提出，刚性相之间的接触概率、位错与滑移是屈服行为的主要诱因。该成果有助于理解iPB-1屈服行为的结构本质，并为调控其韧性以满足工业应用提供理论指导。
等规聚丁烯-1（iPB-1）具有优异的综合力学性能，包括良好的韧性、卓越的抗蠕变性、出色的耐环境应力开裂性以及优良的高温稳定性等。因此，iPB-1在管道、管材、薄膜及片材等领域展现出广泛的应用前景。依据不同的结晶条件，iPB-1可形成四种晶型：I、II、III及I’，iPB-1的工业产品主要涉及II型和I型晶相，但仅有后者具备上述显著的性能优势。
聚合物的拉伸屈服意味着塑性变形，并确保材料能够在不发生断裂的情况下耗散大量能量，而应变软化现象是聚合物屈服的典型特征。由齐格勒-纳塔催化剂制备的I型等规聚丙烯在单轴拉伸过程中往往表现出微弱的屈服行为，且韧性相对较差。当前研究主要集中于通过物理改性、化学改性以及调控加工条件来改变iPB-1的结构，从而改善其力学性能。
图1(a)经不同退火温度Ta1退火ta1=30min后，在室温下进行单轴拉伸所得的I型iPB-1典型工程应力-应变曲线；(b)局部放大图
图1a展示I型iPB-1在经不同退火温度Ta1退火ta1=30min后，于室温下进行单轴拉伸所得的典型工程应力-应变（σ-ε）曲线。为更清晰地展示细节，图1b对部分曲线进行了放大处理。在较低Ta1条件下，样品表现出典型的屈服行为，并伴随因应变软化导致的载荷下降；随着Ta1升高，其呈现典型屈服行为的趋势逐渐减弱并最终消失。例如，当Ta1=25°C、ta1=30min时，iPB-1表现出显著的典型屈服行为及载荷下降现象；而当Ta1升高至95°C时，则未观察到应变软化现象。显然，随着应变ε的增加，若某试样的dσ/dε值始终大于零，则不会发生伴随载荷下降的应变软化现象，因而无法观察到典型的屈服行为。当dσ/dε降至零时，出现典型的屈服点；随着dσ/dε进一步减小至负值，则发生伴随载荷下降的应变软化，从而揭示出典型的屈服行为。
表2 图2(a)退火温度Ta1（保温时间ta1=30min）不同的I型iPB-1在单轴拉伸过程中，dσ/dε随应变ε的变化关系；(b)相应的最小dσ/dε值(dσ/dε)min随Ta1的变化。黑色虚垂线对应Ta1=45°C，此后(dσ/dε)min开始发生显著变化。红色虚垂线对应临界退火温度Ta1cr≈80°C，此时(dσ/dε)min=0MPa
采用差示扫描量热法（DSC）和宽线固态¹H核磁共振（NMR）技术，系统研究了I型聚1-丁烯（iPB-1）在不同退火条件下的拉伸屈服行为及微观结构演变。¹HNMR测量结果表明，经高温退火后，刚性相含量降低，而半刚性相与软非晶相含量增加；然而，DSC测试显示，I型iPB-1的结晶度及熔点保持恒定。高温下退火诱导的三相结构演化，特别是刚性相中缺陷部分含量的减少，导致屈服行为减弱；该效应在有限时间尺度内可逆，且低温进一步退火可恢复。在低于屈服应变的适宜固定应变值下进行循环加载-卸载实验，促使相结构向更刚性的相转变，从而有利于典型屈服行为的出现。
总结
本文提出了一个假设模型，用以描述I型iPB-1在单轴拉伸过程中的屈服机制。研究结果对于深入理解I型iPB-1的拉伸屈服行为具有重要意义，并为通过改性调控iPB-1韧性以满足工业应用需求提供了理论依据。
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
