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  近年來，在國家支撐計劃項目（2013BAE02B02）的支持下，中國科學院化學研究所高分子形態與加工課題組與合作企業山東廣垠新材料有限公司、原總后勤部油料所共同實現了微生物發酵來源單體制備的AABB型長碳鏈聚酰胺的工業化，打破了國外長年來對我國長碳鏈聚酰胺材料的壟斷。AABB型長碳鏈聚酰胺具有韌性好、吸水率低、尺寸穩定等優點，其鏈結構和凝聚態結構區別于進口的AB型長碳鏈聚酰胺，對其進行結構與性能關系研究、生產和加工技術開發對于發展我國自主知識產權高分子材料品種具有重要意義。

  在國家自然科學基金項目（21574140）和支撐計劃項目的共同支持下，董俠研究員及其團隊圍繞國產長碳鏈聚酰胺及其合金，研究了其在溫度場、拉伸場及復雜外場下的微觀結構演化，并建立了微觀結構演化與宏觀性能的關系。在升溫過程中，長碳鏈聚酰胺發生晶型轉變（Brill轉變）；而在長碳鏈聚酰胺合金中，兩聚酰胺組分間氫鍵相互作用強度小于同種類聚酰胺內的氫鍵相互作用，呈現完全不相容特性，這導致兩組分Brill轉變獨立發生，在中等溫度區域實現了α晶（三斜）和g晶（假六方）共存，晶相含量可以通過溫度及組分比例進行有效調控；伴隨晶型轉變，升溫誘導結晶層和非晶層厚度增加。該研究深化了對長碳鏈聚酰胺及其合金結晶特性的認識。相關報道見ACS Applied Materials & Interfaces, 2017, 9 (22): 19238-19247。研究還發現，在熔融溫度之上，長碳鏈聚酰胺合金會發生酰胺交換反應，酰胺交換反應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 長碳鏈聚酰胺及其合金升溫過程中的結構轉變

  另外，發現并闡釋了拉伸-剪切耦合復雜流場下PA1012的各向異性結構及其形成機理，建立了流動行為、界面效應和結晶過程之間的關系（Polymer, 2015, 73: 91-101）；揭示了拉伸過程中“過渡結構”的形成原理，原位關聯了微觀結構與拉伸性能的關系（Polymer, 2016, 97: 217-225.）；揭示了長碳鏈聚酰胺合金屈服前拉伸參數遵循“共混簡單加和”規律，高溫下拉伸同時實現了斷裂增強與增韌（Polymer, 2017, 117: 231-242）。

圖2 長碳鏈聚酰胺拉伸過程中的微觀結構演化

  上述研究為長碳鏈聚酰胺及其合金不同加工場下加工參數的優化提供了有效指導，通過結構與性能調控實現了長碳鏈聚酰胺的高性能化，提升了國產長碳鏈聚酰胺的國際競爭力。

  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