光谱学方法研究间规聚苯乙烯(s-PS)的冷结晶行为

摘要

聚合物的结晶行为对材料的性能有着很大影响。结晶行为的研究对其结构的认识、性能的控制、加工条件的优化以及新应用领域的开发都有着重要的意义。然而，传统的研究结晶行为的技术存在灵敏度不高或是分析复杂等缺点。因此，探索一种简单、灵敏的新技术非常有必要。基于荧光光谱仪的光谱学方法由于其灵敏、精准、简单易得的优点一定程度上解决了这一难题。本论文利用本征荧光和弹性光散射光谱研究模型聚合物（间规聚苯乙烯）的发光特性以及冷结晶过程中的大分子链构象转变行为，主要研究结果如下:
　　 1.通过研究s-PS无定形薄膜和s-PS溶液的本征荧光光谱，发现体系中存在单体峰以及激基缔合物荧光峰，并且随着浓度的增加，s-PS荧光光谱中特征荧光峰逐渐从单体峰向激基缔合物转变。在s-PS玻璃化转变和结晶过程中，荧光特征峰的强度都有明显的变化。此外，s-PS的特征峰强度值对温度具有明显的依赖性，随着温度的上升，荧光强度呈下降趋势，且荧光光谱发生了明显的红移，这说明了在结晶过程中，基态单体、基态二聚体在不断地转变为激基缔合物，大分子链构象在向着能量更低的状态转变。
　　 2.利用荧光光谱法研究了s-PS的等温冷结晶动力学，从激基缔合物的特征峰强度变化计算出了s-PS聚合物在等温冷结晶过程中不同时刻的相对结晶度（Xt）。并由Avrami方程计算出在恒温条件下s-PS冷结晶的速率常数Kp，结合Arrhenius方程得到了冷结晶过程中的表观活化能(297.8KJ/mol)，从而为定量描述冷结晶过程提供了一种有效方法。
　　 3.利用弹性散射光谱研究了s-PS非等温冷结晶过程和等温结晶动力学，考察了弹性光散射强度对温度的依赖性，随着温度的升高，散射强度整体呈上升趋势，并且在玻璃化转变温度附近和结晶温度区域内散射强度有明显的变化。这说明了随着温度的升高，在玻璃化转变之后，大分子链不断折叠规整排列形成晶核，然后晶核不断生长，最后形成结晶区域。弹性散射光谱对等温冷结晶动力学进行研究，得到了冷结晶过程中的表观活化能△E口为309KJ/mol，与荧光光谱学方法得到的结果基本一致。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 间规聚苯乙烯

1．2 聚合物的冷结晶

1．2．1 高分子聚合物的晶态结构

1．2．2 结晶形态与分子结构的关系

1．2．3 结晶动力学和结晶机理

1．3 荧光光谱法

1．3．1 荧光发光机理

1．3．2 荧光光谱特性

1．3．3 本征荧光

1．3．4 荧光光谱法的优点

1．3．5 荧光技术的应用

1．4 弹性光散射技术

1．4．1 光散射现象及其产生原因

1．4．2 弹性散射

1．4．3 非弹性散射

1．5 本论文的研究思路

第二章 荧光光谱法研究间规聚苯乙烯的冷结晶行为

2．1 引言

2．2 实验部分

2．3 结果与讨论

2．3．1 间规聚苯乙烯的荧光特性

2．3．2 间规聚苯乙烯的非等温冷结晶

2．4 本章小结

第三章 荧光光谱法研究间规聚苯乙烯(s-PS)的冷结晶动力学

3．1 引言

3．2 实验部分

3．3 结果与讨论

3．3．1 等温条件下荧光强度的温度依赖性

3．3．2 相对结晶度

3．3．3 相对结晶度的微分分析

3．3．4 结晶速率

3．3．5 结晶活化能

3．4 本章小结

第四章 弹性光散射方法研究间规聚苯乙烯的冷结晶行为

4．1 引言

4．2 实验部分

4．3 结果与讨论

4．3．1 间规聚苯乙烯(s-PS)的红外光谱

4．3．2 s-PS弹性光散射强度的温度依赖性

4．3．3 弹性光散射关于s-PS等温冷结晶的动力学研究

4．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

声明

致谢