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摘要聚合物材料目前在日常生活中的应用已经非常广泛，其中三分之二以上都是可结晶的聚合物。对于可结晶聚合物材料而言，其物理性能主要受结晶行为影响。聚合物结晶是由高分子链通过整齐堆砌从无序转变为有序的过程，分子链的拓扑结构决定了聚合物的结晶行为。星形聚合物具有一个支化点，多个链末端的特殊结构，其结晶行为与线形聚合物有很大不同。除了分子结构之外，还可以通过加工来改变聚合物的结晶行为，例如，拉伸和剪切都会影响聚合物结晶，相关的实验研究工作也很多。但是实验观察尺度有限，聚合物结晶动力学过程的许多微观现象难以被捕捉。如今，分子模拟技术在聚合物结晶研究领域得到广泛应用，为宏观物理性能调控与设计提供了一条低成本高效能的途径。目前尽管已有一些实验工作研究了不同拓扑结构聚合物的结晶行为，但是关于星形聚合物结晶行为的相关模拟研究尚且不足，需要进一步从微观尺度进行探究。因此，本论文采用分子动力学模拟方法，对星形聚合物静态和拉伸诱导结晶过程进行研究。具体工作包括以下几个内容：<br>　　1.利用分子动力学模拟研究静态和拉伸诱导线形和星形聚乙烯（PE）体系的结晶行为的影响，在研究星形聚合物体系时，还着重研究了臂含量（三臂和四臂星形PE体系）对体系结晶行为的影响。模拟结果表明，三臂、四臂星形PE体系中由于支化点的存在，分子链的运动能力减弱，取向和构象转变受到抑制，其结晶度与结晶速率均低于线形PE体系。星形PE体系容易发生链缠结，阻碍结晶行为，拉伸会减少分子链的缠结，促进反式构象转变，使其沿着拉伸方向取向，这促进了体系的结晶行为，但线形PE体系的结晶能力仍然强于星形PE体系，支化点附近的粒子仍然鲜少参与结晶，从微观尺度证实了支化点的限制效应是导致星形聚合物结晶行为受到抑制的重要因素。<br>　　2.通过分子动力学模拟研究了臂长不同的四臂星形PE体系静态与拉伸诱导条件下的结晶行为，包括臂长分别为20UA、50UA、100UA、200UA、500UA、800UA的六个星形PE体系。结果表明，随着星形分子链臂长的增加，聚合物体系的结晶度、结晶速率与反式构象含量增加，当臂长过长时，结晶度、结晶速率与反式构象含量则会开始呈现下降的趋势。结晶过程中，分子链的缠结度随着臂长的增加而减少，臂长过长时，缠结度开始增大。在拉伸诱导作用下，分子链相比于静态结晶过程明显沿着拉伸方向取向，且取向程度随着臂长的增加而增加，当增加到800UA时，取向程度减弱。静态和拉伸诱导结晶初期，折叠端原子数量随着臂长的增加而增加，分子链更倾向于链内折叠成核。<br>　　3.采用分子动力学模拟方法研究了线形/星形PE共混体系静态与拉伸诱导结晶的结晶动力学过程，线形和星形PE的共混比例分别为：1：9、3：7、5：5、7：3、9：1。结果表明，随着线形分子链含量的增多和星形分子链含量的减少，体系的结晶度、链移动性、结晶初期晶核数和反式构象含量增加。缠结度随着线形分子链含量的减少和星形分子链含量的增加而增大。共混体系在静态结晶过程链段的取向较为无序，分子链较为卷曲。而在拉伸诱导结晶过程中，拉伸能够促使分子链伸展，使得链段沿着拉伸方向取向，且随着星形分子链含量的减少，链段取向程度更高，分子链更加伸展。静态结晶和拉伸诱导结晶初期折叠端原子数和属于系分子的原子数随着线形分子链含量的增加而增加，分子链更倾向于以链内成核的方式形成互联网络晶核。<br>　　本论文从微观角度阐明了臂含量、臂长度和线形/星形共混比例对星形聚合物体系成核机理、晶体生长过程和最终晶体形貌的影响，有助于为设计和调控具有高性能的星形聚合物材料提供有价值的理论支持。