注塑加工是生产高分子制品最多的加工方法，揭示高分子注塑加工中结构生成规律，对于建立加工-结构-性能关系具有重要意义。然而，由于高分子多尺度结构在注塑加工复杂热机械环境下发生急速演变，目前很难通过传统的表征手段来捕捉上述多尺度结构的变化过程。

课题组基于上海同步辐射光源的高通量、高时间和空间分辨、高穿透（毫米级样品厚度）X射线衍射（散射）技术，在上海光源工业实验站研制了注塑加工在线表征平台。采用全电动工业级注塑机，提供实际工业水平的注塑加工外场，包括剪切场、压力场以及温度场；利用二维位移平台承载注塑装置及注塑模具，并实现注塑装置微米级的移动，从而精确对准X射线光斑；设计具有在线监测窗口的注塑模具，使X射线完全透过而不产生干扰。利用该注塑加工在线表征平台，实现了高分子在整个注塑过程中晶体结构演变的X射线衍射及散射信息的同时采集。

基于该表征平台首次揭示了高密度聚乙烯（HDPE）、等规聚丙烯（iPP）在工业注塑加工外场下（强流场、高压力以及冷却梯度）的非等温结晶环境下的多种结构演变规律，包括结晶动力学、多晶型生长以及片晶的生长和取向，例如，在iPP及其加入β成核剂体系中发现，β成核剂加入到iPP中会呈现剪切和β成核剂诱导β晶生长的两种机理。同时，我们利用该高通量表征平台直接量化结晶时间，可以在线判断加工周期，确定了不同种类HDPE和iPP的注塑加工窗口，为HDPE和iPP注塑工业效率的提高提供参考。

Jin Yin^#, Lu-Feng Deng^#, Guo-Qi Ma, Feng-Yang Wu, Jia-Zhuang Xu, Xueqin Gao, Fenggang Bian, Jun Lei, Gan-Ji Zhong*, and Zhong-Ming Li*. High-Throughput in Situ Characterization of Polymer Crystallization under an Intense Flow, High Pressure, and Cooling Gradient during Injection Molding. Macromolecules 2023, 56(11), 4111-4122. DOI: 10.1021/acs.macromol.3c00194