聚己内酯及其共混物结晶-熔融行为的研究

摘要

聚己内酯是一种人工合成半结晶聚酯，因其良好的生物相容性和可降解性，具有极大的科研价值和使用价值。本论文选择聚己内酯和非晶聚合物聚甲基乙烯基醚（PVME）、苯乙烯-丙烯腈共聚物（SAN）进行共混作为研究对象，采用差示扫描量热法（DSC）、闪速差示扫描量热仪（Flash DSC）、小角X射线散射（SAXS）以及广角 X射线衍射（WAXS）等方法，对聚己内酯及其共混物的结晶行为、熔融行为以及拉伸诱导的结晶行为进行了研究。主要内容如下：
　　1.采用原位小角X射线散射（in-situ SAXS）技术研究了分子量对ε-聚己内酯（PCL）结晶和熔融行为的影响，并建立片晶厚度倒数和温度之间的关系。实验结果表明，不同分子量的聚己内酯共享同一条重结晶线和熔融线，但是却存在三条斜率不同而平衡结晶温度相同的结晶线。这是因为由小晶块组成的原生晶表面自由能会随着分子量的增加而增大，导致结晶线的斜率增加。又由于熔融线及重结晶线的斜率正比于稳定晶的表面自由能，在随后的原生片晶升温稳定化过程中，片晶的表面自由能逐渐减小直至不同分子量的片晶表面自由能差异消失，表现为不同分子量的聚己内酯拥有同一条重结晶线和熔融线。
　　2.利用Flash DSC技术研究了共混对聚己内酯结晶行为的影响。实验结果表明共混使聚己内酯结晶速率降低，并且 PCL/SAN的结晶速率比 PCL/PVME要快。我们把这一现象归因于：PVME相较于SAN的大的侧基和刚性主链具有一个柔性链结构，因此在PCL/SAN共混物中PCL结晶时开始时SAN只需要一个局部解缠结过程，而P VM E则是由一个均匀的缠结体开始结晶。
　　3.我们以聚己内酯及其共混物为研究对象，通过 DSC，WAXD及 SAXS测试它们在不同结晶温度下的结晶及随后熔融行为。实验结果表明，随着共混物含量的增多，聚合物平衡结晶温度降低，但却分享着同一条熔融线。这是由于非晶态共混物含量的增多，聚己内酯晶区表面自由能减小。而非晶聚合物并没有进入到聚己内酯的结晶区，对聚己内酯的晶区厚度影响不大，从而只有一条熔融线。
　　4.聚合物静态结晶是由熔体到介晶相，再由介晶相到晶体的一个生长过程。而拉伸过程中的结晶机理却未能明了。通过SAXS及DSC对聚己内酯及其共混物拉伸结晶行为进行研究，并与聚丁烯拉伸结晶行为进行比较。不同于聚丁烯，聚己内酯的拉伸结晶与其静态条件下的结晶行为相同，都经历了中介相。而对于不同含量的聚己内酯共混物，它们的结晶线趋于一致，这表明共混物对聚己内酯的拉伸结晶行为没有影响。

目录

声明

引言

第一章 绪论

1.1半结晶聚合物的结构与形态

1.2聚己内酯的结构和形态

1.3半结晶聚合物的结晶机理

1.4聚己内酯/非晶聚合物共混物结晶行为研究

1.5参考文献

第二章 实验部分

2.1实验样品及制备

2.2 实验仪器

2.3参考文献

第三章 聚己内酯结晶和熔融行为的分子量依赖性

3.1 引言

3.2实验结果和讨论

3.3小结

3.4参考文献

第四章Flash DSC对聚己内酯及其共混物结晶动力学行为的研究

4.1 引言

4.2实验结果与讨论

4.3 小结

4.4 参考文献

第五章 共混对聚己内酯结晶及熔融行为的影响

5.1引言

5.2实验结果与讨论

5.3 小结

5.4 参考文献

第六章拉伸对样品结晶行为的影响

6.1 引言

6.2 实验结果与讨论

6.3 小结

6.4 参考文献

第七章总结和展望

7.1 总结

7.2 展望

致谢