不同界面对高分子单晶熔融行为的影响

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zjtiankong1981
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随着表面改性、油漆涂层、电子器件等诸多科技领域的飞速发展,人们对高分子薄膜厚度的要求不断提高,甚至达到了纳米级别。由于对高分子薄膜的结构与性能起着不可忽视的决定性作用,高分子/基底之间的界面相互作用凸显出来。本论文的工作主要围绕界面相互作用对高分子单晶的熔融行为和浸润行为影响入手,首先成功的培养了聚氧乙烯(PEO)和聚丁二酸丁二醇酯(PBS)单晶,借助PEO单晶作为理想高分子超薄膜,利用原子力显微镜(AFM)观察不同界面上PEO单晶的原位加热实验,探讨了不同基底对PEO单晶熔融的影响规律及其本质,主要结果如下:1、作为替代高分子超薄膜的理想模型,利用自晶种(self-seeding)方法培养出了具有确定厚度的PEO单晶和PBS单晶,通过过冷度的调节可以得到单层片晶和多层片晶以及控制单片层的晶体厚度。2、使用原子力显微镜原位观察PEO单晶在片晶侧立(edge-on)和平躺(flat-on)取向的聚1-丁烯(iPB-1)基底上的熔融行为。研究表明,PEO单晶在不同基底上的熔融行为有明显的差别。75℃,PEO液滴在edge-on基底上的接触角为45±2°,而PEO液滴在edge-on基底上的接触角为55±2°。证明PEO熔体在片晶取向为edge-on的iPB-1基底上的浸润性要比在片晶取向为flat-on的iPB-1基底上的浸润性好。并且通过理论计算和AFM观察研究PEO在光滑和粗糙基底上的旋节去浸润特征波长。仅需要薄膜厚度和接触角就可以计算光滑表面上的特征波长,薄膜厚度和接触角的依赖关系和文献中聚苯乙烯(PS)薄膜在光滑表面旋节去浸润数据的数据高度一致。3、对比研究了PEO单晶在硅片和聚对羟基苯酚(PVPh)基底上的熔融行为。结果显示PEO/基底之间的界面相互作用对PEO单晶的熔融行为和PEO熔体的浸润行为都有很大的影响。PEO单晶在PVPh上的熔点低于在硅片表面上的熔点,而且PEO熔体没有发生明显去浸润,而在硅片表面PEO熔体发生去浸润。同时发现PVPh基底厚度影响PEO单晶的熔点。PVPh基底厚度越大,PEO单晶熔点降低的幅度越大。通过PEO和PVPh之间的氢键相互作用对这一现象进行了解释。PVPh厚度增加有利于PVPh和PEO形成氢键,主要是由于随着PVPh厚度增加,能形成氢键的酚羟基数量增加以及形成氢键的能力增加。4、AFM原位观察PBS单晶不同厚度的PVPh基底表面的熔融行为。发现同样有氢键相互作用的PBS/PVPh体系中,PBS单晶的熔融温度对PVPh基底厚度存在很强的依赖性。进一步验证了我们之前的实验和结论。
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