利用掠入射X射线衍射方法研究聚烯烃薄膜的三维结晶结构分布及其对薄膜性能的影响

聚烯烃薄膜是一类被广泛应用的产品，在其制备过程中，由于聚烯烃从熔融态冷却下来时薄膜内外的降温速度有差别，聚烯烃薄膜表面与内部的结晶情况是不同的。虽然已有的研究表明聚烯烃薄膜的整体结晶结构对薄膜的性能有很大的影响，但是目前由于研究方法的缺乏，聚烯烃薄膜的三维结晶结构分布还未被仔细研究过。本项目拟利用掠入射X射线衍射这种新的方法表征聚烯烃薄膜三维结晶结构分布；然后用此方法研究聚烯烃薄膜三维结晶结构与加工条件之间的关系，寻找三维结晶结构的调控方法；之后研究三维结晶结构与聚烯烃薄膜性能的关系，寻找通过调控三维结晶结构提高聚烯烃薄膜的性能的方法。通过本项目的研究，预期建立一套用掠入射X射线衍射表征聚烯烃薄膜三维结晶结构分布的新方法，并通过研究加工条件与聚烯烃薄膜三维结晶结构以及薄膜性能三者的关系为进一步提高聚烯烃薄膜的性能提供新的理论依据和研究方向。

本项目建立了一套用掠入射X射线衍射表征聚烯烃薄膜微结构的测试平台以及相关测试和数据处理方法，并用这套方法研究了聚乙烯、聚丙烯薄膜表面与本体的微结构差异，证实了表面应力的存在并发现其是导致薄膜卷曲的主要成因。我们还将研究体系扩展到了聚酯等体系的薄膜，发现这一现象对于高分子薄膜是普遍存在的，这就为高分子薄膜加工研究提供了新的思路与方法。为了进一步验证表面应力的存在，我们还引入了共聚焦拉曼方法，也证实了表面应力的存在。此外我们还将这套表征方法拓展到高分子板材体系，初步研究了PBT聚酯板材表面与内部的微结构差异。