众所周知,制品的微观结构决定其宏观性能,而加工过程则是决定微观结构的过程,如何建立加工-结构-性能关系是高分子材料领域研究的重点。在加工过程中影响最终结构的因素很多,其中压力是被广泛应用的重要物理参数之一,因此探索压力对聚合物结晶行为的影响非常重要。课题组前期工作表明,等规聚丙烯(i PP)是研究压力对聚合物结晶行为影响的代表性聚合物。i PP制品中可以存在四种晶体相,α、β、γ相和近晶相(中间相),而制品中多种晶体共存可能会极大的改善其综合机械性能,通过改变加工手段来控制i PP的结晶行为,获得具有多相结构的结晶制品是本工作关注的重点。现有研究表明,高压处理能够制得i PP混合多晶材料,不同的增压条件能够获得α相、γ相、α和γ混合相、中间相、中间相和γ混合相等不同结晶结构的制品,甚至能够控制不同晶体的含量。本工作中,我们研究了增压处理对含β成核剂(β-NA)的i PP熔体结晶行为的影响,这很可能为i PP材料的结构设计提供新的思路。本文首次研究了不同增压速率下i PP/WBG-II熔体的结晶行为,利用广角X射线衍射(WAXD)、小角X射线散射(SAXS)、原子力显微镜(AFM)和差示扫描量热仪(DSC)等仪器对制品的微观结构和热性能进行了分析,探讨了增压速率和β成核剂的共同作用对i PP结晶结构的影响,随后选择几种制品进行了力学性能测试,探索了i PP多晶结构对制品力学性能的影响。主要结果如下:1.增压速率对i PP/WBG-II结晶结构的影响(1)改变增压速率可以控制制品的多晶态结构,发现了两个临界增压速率,当增压速率R≤15 MPa/s可以获得β和γ的混合相,R≥75 MPa/s时获得纯中间相i PP,R为15-75 MPa/s得到的是中间相与β/γ三相混合结构。(2)在增压速率为0.6-15 MPa/s之间时,随增压速率增加,β相含量出现先增加后降低的现象,而γ相含量随增压速率的增加而减少。对晶粒尺寸和长周期进行分析,发现该增压速率范围内,γ晶和β晶竞争生长,β-NA主要促进β晶体的形成,随着增压速率的增大,γ晶的生成迅速减少,这给β晶的生长提供了更多空间,使β相含量升高,这种竞争作用所引起的相含量的变化很可能是空间作用的结果。该结果表明,利用成核剂和增压速率对i PP熔体结晶行为的综合影响,可以较准确地调节和控制i PP多组分晶体结构和晶体含量。(3)对比成核剂含量为0.2 wt%和0.5 wt%的样品数据发现,在本工作选取的增压速率范围内,临界增压速率几乎不受成核剂含量的影响。两组体系中,β相含量均在增压速率为1.9 MPa/s时达到峰值,分别为23%和25.1%。当增压速率为75 MPa/s时,生成完全的中间相结构,且中间相的含量和成核剂含量无关。该结果同时也说明,中间相的生成是动力学过程,其形成和生长过程不受β成核剂的影响。2.多晶态结构对i PP/WBG-II力学性能的影响β成核剂和增压速率共同作用下可以得到混合相i PP,并且β成核剂的加入使得同条件下晶体的尺寸减小。力学性能测试结果表明:(1)两相混合的β/γ-i PP-0.2表现出比β-i PP-0.2较高的断裂伸长率,以及比纯γ晶较高的屈服强度和模量,这归因于样品的结晶度的变化和晶体结构的不同;(2)三相混合的β/γ/meso-i PP-0.2比两相混合β/γ-i PP-0.2的韧性提高了238%,这归因于中间相特有的纳米结节结构,该结构具有优异的延展性,能够极大地提高制品的韧性。