SAXS论文奖励∣SAXSFocus助力天津大学对聚丁烯-1 三元共聚物的机械性能增强研究

01 前言

02 实验与结果

已有研究表明，引入环状 MCP 单元可以有效改变 PB 共聚物的结晶多晶型，其中形成的微晶从动力学有利的四方相转变为热力学稳定的三方相。图1显示在 MCP 单元存在下，不同长度的线性 α-烯烃及其含量对共聚物结晶多晶型的调节。

图 1.（a）BC⁰⁶ M、（b）BC¹² M 以及（c）BC¹⁸M 三种共聚物的 WAXD 曲线

观察分析WAXD结果， 2θ = 11.9、16.9 和 18.5° 处的衍射峰，表明PB形成了纯四方相，即 II 型；而在 2θ = 9.9° 处出现特征衍射峰，则对应于 C12 的 (110) 晶面，即三方相。

同时，α-烯烃掺入量高的共聚物在动态冷却过程中，结晶受到很大程度的抑制。图2显示冷却停止后老化过程中四方相与三方相共存，而且三方相衍射峰强度出现并增强，表明发生了固相变。应力-应变曲线显示了在形成了三角微晶后，共聚物的机械性能显著改变（图3）。

图 2. 含有不同α-烯烃成分且 MCP 含量相近的共聚物（a）BC¹⁸_6.9M_1.8和（b）BC¹⁸_1.2M_2.7 在室温下的时间分辨 WAXD 曲线

图 3. 老化后的（a）BC¹⁸_6.9M_1.8和（b）BC¹⁸_1.2M_2.7 的应力-应变曲线

显而易见，固定的三方晶可以提供比移动晶体更强的交联。随着MCP掺入量的增加，结晶度逐渐降低（图4b），而三方相的比例增加并最终达到100%，形成了纯三方晶（图4c）。这表明掺入 MCP 单元有助于三方晶体的形成。

图4 共聚物的WAXD曲线及结晶度随MCP 掺入量的变化

图5 结晶5天后共聚物的机械性能

图5展示了结晶5天后共聚物的应力-应变曲线，并计算得到了断裂能。发现在引入MCP单元后，共聚物均表现出优异的强度和延展性。通过调控 MCP 单元的加入，可以有效地调整共聚物从坚韧的热塑性塑料到延展性弹性体，从而使其表现出不同的机械性能。

这可能是因为在变形过程中，三方相中的固定晶体充当牢固的物理交联来锚定非晶链段，致使其机械性能的提升。

03 结论

本工作利用晶体多晶型调制方法来平衡PB基弹性体的机械强度和弹性。通过调节大分子结构，成功实现了三方（固定）和四方（移动）微晶的可控形成，并阐明了它们在构建物理交联网络中的不同作用。广角X射线衍射（WAXD）作为本研究核心表征技术，全程支撑弹性体晶型多态调控及力学性能优化研究，为构效关系分析提供关键结构依据。

[1] Qv C, Liao Y, Mao X, et al. Enhanced Mechanical Performance of Polybutene-1 Terpolymers via Crystallization Modulation[J]. Macromolecules, 2026.

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